CN112896338A - 一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置 - Google Patents

一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,属于汽车减振悬架技术领域,包括:加速度传感器,该加速度传感器用于检测驾驶室的加速度信号;位移传感器,该位移传感器用于检测下悬置支架的位移信号;控制器,该控制器获取加速度信号,并进行积分运算得到驾驶室的速度;该控制器获取位移信号,并进行微分运算得到下悬置支架的速度;该控制器根据驾驶室的速度与下悬置支架的速度的差值得到速度差,控制器将速度差转换成电信号输出至驾驶室的电控减振系统。控制器可直接获取下悬置支架的位移信号进行微分运算得到下悬置支架的速度。控制器获取测驾驶室的加速度信号进行积分运算得到驾驶室的速度。避免了单独使用加速度传感器利用积分算法造成的信号失真,引起的控制延迟。

Description

一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置
技术领域
本申请涉及汽车减振悬架技术领域,特别涉及一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置。
背景技术
商用车驾驶室的运动姿态和减振主要通过驾驶室悬置来控制保证,驾驶室悬置的基本结构是采用前后悬四个支撑点,用减振器减振。减振器的基本原理是悬上支架、悬下支架的相对速度越大,减振器提供的反力越大,以此来吸收能量和衰竭振动。
目前为了提升整车的舒适性和稳定性,通过使用可调阻尼减振器,来更快速吸收大振动、高频的能量,同时避免小振幅、低频时驾驶室整体太硬。以此达到无论在什么振动条件下驾驶室尽可能处于水平状态。而此实时调节的功能就要求驾驶室悬置需要增加一套运动姿态采集的装置,且需要保证采集的精度和时效性。
目前一般驾驶室都是采用在悬上支架、悬下支架各布置三个加速度传感器,通过加速度传感器测得的加速度与时间的关系曲线积分得到速度与时间的关系曲线,判断各支撑点悬上、悬下的速度差,再积分得到位移与时间的关系曲线,判断各悬置点间高度差,以此来调节驾驶室姿态至水平。
驾驶室振动信号具有低频、大振幅的特点,若对其直接进行积分处理,传感器器件存在的零漂和信号的低频干扰会使得积分后的信号出现趋势项,最终导致积分饱和,影响信号的真实度;若采用滤波器对信号进行处理后积分,则过低的截止频率使得滤波器的阶次很高且会带来很大的积分时滞,使得积分后信号出现很大的相位差。
发明内容
本申请实施例提供一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,以解决相关技术中采用在悬上支架、悬下支架各布置三个加速度传感器,对其直接进行积分处理,加速度传感器测得的加速度与时间的关系曲线积分得到速度与时间的关系曲线,影响信号的真实度的问题。
本申请实施例提供了一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,包括:
加速度传感器,所述加速度传感器至少设有三个,三个加速度传感器分别布置在驾驶室的任意三个上悬置支架上,所述加速度传感器用于检测驾驶室的加速度信号;
位移传感器,所述位移传感器至少设有三个,三个位移传感器分别布置在驾驶室的任意三个下悬置支架上,所述位移传感器用于检测下悬置支架的位移信号;
控制器,所述控制器获取所述加速度信号,并进行积分运算得到驾驶室的速度;所述控制器获取所述位移信号,并进行微分运算得到下悬置支架的速度;
所述控制器根据所述驾驶室的速度与下悬置支架的速度的差值得到速度差,控制器将所述速度差转换成电信号输出至驾驶室的电控减振系统。
在一些实施例中:所述加速度信号为加速度与时间关系曲线,所述控制器对加速度与时间关系曲线进行积分运算得到第一速度与时间关系曲线;
所述位移信号为位移与时间关系曲线,所述控制器对位移与时间关系曲线进行微分运算得到第二速度与时间关系曲线。
在一些实施例中:所述控制器根据所述第一速度与时间关系曲线与第二速度与时间关系曲线的差值得到速度差和相位差。
在一些实施例中:所述电控减振系统对所述驾驶室减振调节后,所述加速度传感器再次检测驾驶室的加速度信号,所述加速度信号为加速度,并对加速度进行加权平均计算,直至所述驾驶室的加速度达到设定阈值。
在一些实施例中:所述阈值为0-2m/s2
在一些实施例中:所述位移信号为位移传感器检测所述下悬置支架相对于地面的位移高度差。
在一些实施例中:还包括陀螺仪,所述陀螺仪布置在所述驾驶室的质心位置,所述陀螺仪用于测量所述驾驶室姿态角度,所述陀螺仪与所述控制器连接,所述控制器根据所述驾驶室的姿态角度通过所述电控减振系统调节所述驾驶室至水平状态。
在一些实施例中:所述控制器根据所述驾驶室的姿态角度计算所述驾驶室的倾斜位移,并根据所述下悬置支架的位移信号来计算出驾驶室的倾斜高度差,控制器将所述驾驶室的倾斜高度差转换成电信号输出至驾驶室的电控减振系统。
在一些实施例中:所述控制器为行车电脑。
在一些实施例中:所述电控减振系统包括阻尼可调式减振器,所述阻尼可调式减振器设有四个,四个阻尼可调式减振器分别位于所述上悬置支架和下悬置支架之间。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括:
本申请实施例提供了一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,由于本申请的运动姿态采集装置设置了加速度传感器,该加速度传感器用于检测驾驶室的加速度信号;位移传感器,该位移传感器用于检测下悬置支架的位移信号;控制器,该控制器获取加速度信号,并进行积分运算得到驾驶室的速度;该控制器获取位移信号,并进行微分运算得到下悬置支架的速度;该控制器根据驾驶室的速度与下悬置支架的速度的差值得到速度差,控制器将速度差转换成电信号输出至驾驶室的电控减振系统。
因此,本申请的运动姿态采集装置设置了检测驾驶室加速度信号的加速度传感器和检测下悬置支架位移信号的位移传感器,控制器可直接获取位移传感器检测的下悬置支架的位移信号进行微分运算得到下悬置支架的速度。控制器获取加速度传感器检测的测驾驶室的加速度信号进行积分运算得到驾驶室的速度。避免了单独使用加速度传感器利用积分算法造成的信号失真,引起的控制延迟。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的结构主视图;
图2为本申请实施例的结构俯视图。
附图标记:
1、加速度传感器;2、驾驶室;3、上悬置支架;4、位移传感器;5、下悬置支架;6、陀螺仪;7、阻尼可调式减振器。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其能解决相关技术中采用在悬上支架、悬下支架各布置三个加速度传感器,对其直接进行积分处理,加速度传感器测得的加速度与时间的关系曲线积分得到速度与时间的关系曲线,影响信号的真实度的问题。
参见图1和图所示,本申请实施例提供了一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,包括:
加速度传感器1,该加速度传感器1设有三个,三个加速度传感器1分别布置在驾驶室2的四个上悬置支架3中任意三个上悬置支架3上,三个加速度传感器1分别布置在驾驶室2的任意三个上悬置支架3上形成平面,三个加速度传感器1用于检测驾驶室2的加速度信号。
位移传感器4,该位移传感器4设有三个,三个位移传感器4分别布置在驾驶室2的四个下悬置支架5中任意三个下悬置支架5上,三个位移传感器4分别布置在驾驶室2的任意三个下悬置支架5上形成平面,三个位移传感器4用于检测四个下悬置支架5的位移信号。位移信号为位移传感器4检测下悬置支架5相对于地面的位移高度差。
控制器,该控制器优选为行车电脑,控制器获取三个加速度传感器1检测的加速度信号,并进行积分运算得到驾驶室2的速度;控制器获取三个位移传感器4检测的位移信号,并进行微分运算得到下悬置支架5的速度。
控制器根据驾驶室2的速度与下悬置支架5的速度进行差值计算得到速度差,控制器将速度差转换成电信号输出至驾驶室的电控减振系统。电控减振系统设置有阻尼可调式减振器7,电控减振系统根据速度差转换成的电信号调节阻尼可调式减振器7的阻尼值,阻尼可调式减振器7的阻尼值与速度差转换成的电信号成正比。当控制器根据驾驶室2的速度与下悬置支架5的速度的速度差值越大,驾驶室2的振幅越大,阻尼可调式减振器7需要更大的阻尼力来抑制驾驶室2的振幅,达到减振的目的。
电控减振系统的阻尼可调式减振器7设有四个,四个阻尼可调式减振器7分别位于四个上悬置支架2和四个下悬置支架5之间,电控减振系统通过控制阻尼可调式减振器7的阻尼值调节驾驶室2的振幅和频率。
本申请实施例的运动姿态采集装置设置了检测驾驶室2加速度信号的加速度传感器1和检测下悬置支架5位移信号的位移传感器4,控制器可直接获取位移传感器4检测的下悬置支架5的位移信号进行微分运算得到下悬置支架5的速度。控制器获取加速度传感器1检测的测驾驶室2的加速度信号进行积分运算得到驾驶室2的速度。避免了上悬置支架3和下悬置支架5均单独使用加速度传感器1利用积分算法造成的信号失真,引起的控制延迟。
在一些可选实施例中:本申请实施例提供了一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,该运动姿态采集装置的加速度信号为加速度与时间关系曲线,控制器对加速度与时间关系曲线进行积分运算得到第一速度与时间关系曲线。位移信号为位移与时间关系曲线,控制器对位移与时间关系曲线进行微分运算得到第二速度与时间关系曲线。控制器根据第一速度与时间关系曲线与第二速度与时间关系曲线的差值得到速度差和相位差。
控制器将速度差和相位差转换成电信号输出至驾驶室的电控减振系统,电控减振系统根据速度差和相位差转换成电信号控制阻尼可调式减振器7的阻尼值和控制阻尼可调式减振器7触发时间,在下悬置支架5激励驾驶室2之前,阻尼可调式减振器7抑制驾驶室2的振动。
在一些可选实施例中:本申请实施例提供了一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,该运动姿态采集装置的电控减振系统的阻尼可调式减振器7对驾驶室2减振调节后,加速度传感器1需要再次检测驾驶室2的加速度信号。
该加速度信号为加速度,控制器对三个加速度传感器1检测的加速度进行加权平均计算,控制器判断驾驶室1的加速度是否达到设定阈值。若驾驶室1的加速度在设定阈值内,说明驾驶室2处于平稳状态,阻尼可调式减振器7停止。若驾驶室1的加速度超出设定阈值,说明驾驶室2处于振动状态,阻尼可调式减振器7启动。本实施例的加速度阈值优选为0-2m/s2
在一些可选实施例中:参见图1和图2所示,本申请实施例提供了一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,该运动姿态采集装置包括陀螺仪6,该陀螺仪6布置在驾驶室2的质心位置,陀螺仪6用于测量驾驶室2的姿态角度。陀螺仪6与控制器连接,控制器根据驾驶室2的姿态角度通过电控减振系统调节驾驶室2至水平状态。
控制器根据驾驶室2的姿态角度计算驾驶室2前悬和后悬的倾斜位移,并根据下悬置支架5的位移信号来计算出驾驶室2的倾斜高度差,控制器将驾驶室2的倾斜高度差转换成电信号输出至驾驶室的电控减振系统。电控减振系统通过控制四个阻尼可调式减振器7的伸缩高度来调节驾驶室2至水平状态。
工作原理
本申请实施例提供了一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,由于本申请的运动姿态采集装置设置了加速度传感器1,该加速度传感器1用于检测驾驶室2的加速度信号;位移传感器4,该位移传感器4用于检测下悬置支架5的位移信号;控制器,该控制器获取加速度信号,并进行积分运算得到驾驶室2的速度;该控制器获取位移信号,并进行微分运算得到下悬置支架5的速度;该控制器根据驾驶室2的速度与下悬置支架5的速度的差值得到速度差,控制器将速度差转换成电信号输出至驾驶室2的电控减振系统。
因此,本申请的运动姿态采集装置设置了检测驾驶室2加速度信号的加速度传感器1和检测下悬置支架5位移信号的位移传感器4,控制器可直接获取位移传感器检测的下悬置支架5的位移信号进行微分运算得到下悬置支架5的速度。控制器获取加速度传感器1检测的测驾驶室2的加速度信号进行积分运算得到驾驶室2的速度。避免了驾驶室2和下悬置支架5均单独使用加速度传感器1利用积分算法造成的信号失真,引起的控制延迟。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是,在本申请中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其特征在于,包括:
加速度传感器(1),所述加速度传感器(1)至少设有三个,三个加速度传感器(1)分别布置在驾驶室(2)的任意三个上悬置支架上(3),所述加速度传感器(1)用于检测驾驶室(2)的加速度信号;
位移传感器(4),所述位移传感器(4)至少设有三个,三个位移传感器(4)分别布置在驾驶室(2)的任意三个下悬置支架(5)上,所述位移传感器(4)用于检测下悬置支架(5)的位移信号;
控制器,所述控制器获取所述加速度信号,并进行积分运算得到驾驶室(2)的速度;所述控制器获取所述位移信号,并进行微分运算得到下悬置支架(5)的速度;
所述控制器根据所述驾驶室(2)的速度与下悬置支架(5)的速度的差值得到速度差,控制器将所述速度差转换成电信号输出至驾驶室的电控减振系统。
2.如权利要求1所述的一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其特征在于,包括:
所述加速度信号为加速度与时间关系曲线,所述控制器对加速度与时间关系曲线进行积分运算得到第一速度与时间关系曲线;
所述位移信号为位移与时间关系曲线,所述控制器对位移与时间关系曲线进行微分运算得到第二速度与时间关系曲线。
3.如权利要求2所述的一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其特征在于,包括:
所述控制器根据所述第一速度与时间关系曲线与第二速度与时间关系曲线的差值得到速度差和相位差。
4.如权利要求1所述的一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其特征在于,包括:
所述电控减振系统对所述驾驶室(2)减振调节后,所述加速度传感器(1)再次检测驾驶室(2)的加速度信号,所述加速度信号为加速度,并对加速度进行加权平均计算,直至所述驾驶室(2)的加速度达到设定阈值。
5.如权利要求4所述的一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其特征在于,包括:
所述阈值为0-2m/s2
6.如权利要求1所述的一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其特征在于,包括:
所述位移信号为位移传感器(4)检测所述下悬置支架(5)相对于地面的位移高度差。
7.如权利要求1所述的一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其特征在于,包括:
还包括陀螺仪(6),所述陀螺仪(6)布置在所述驾驶室(2)的质心位置,所述陀螺仪(6)用于测量所述驾驶室(2)姿态角度,所述陀螺仪(6)与所述控制器连接,所述控制器根据所述驾驶室(2)的姿态角度通过所述电控减振系统调节所述驾驶室(2)至水平状态。
8.如权利要求7所述的一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其特征在于,包括:
所述控制器根据所述驾驶室(2)的姿态角度计算所述驾驶室(2)的倾斜位移,并根据所述下悬置支架(5)的位移信号来计算出驾驶室(2)的倾斜高度差,控制器将所述驾驶室(2)的倾斜高度差转换成电信号输出至驾驶室(2)的电控减振系统。
9.如权利要求1所述的一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其特征在于,包括:
所述控制器为行车电脑。
10.如权利要求1所述的一种用于商用车驾驶室的运动姿态采集装置,其特征在于,包括:
所述电控减振系统包括阻尼可调式减振器(7),所述阻尼可调式减振器(7)设有四个,四个阻尼可调式减振器(7)分别位于所述上悬置支架(3)和下悬置支架(5)之间。
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