CN117465306A - 可调节推背感的座椅和车辆 - Google Patents

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CN117465306A CN202210852915.XA CN202210852915A CN117465306A CN 117465306 A CN117465306 A CN 117465306A CN 202210852915 A CN202210852915 A CN 202210852915A CN 117465306 A CN117465306 A CN 117465306A
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谢杨
王春生
许伯良
熊伟
曹安
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    • G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles

Abstract

本申请提供一种可调节推背感的座椅和车辆，该座椅包括座椅本体、电磁铁、磁性元件、开关电源模块和控制模块。座椅本体包括坐垫、靠垫和靠板。电磁铁连接于靠板。磁性元件连接于靠垫且正对于电磁铁。开关电源模块与电磁铁电连接，为电磁铁提供电信号。控制模块与开关电源模块电连接，用于获取并基于加速度信号，生成对应的控制信号，以控制开关电源模块输出对应的电信号，从而调节电磁铁对磁性元件产生的磁力，进而使得磁性元件基于磁力带动靠垫向靠近或远离靠板的方向运动。本申请提供的座椅可以让电磁铁产生与加速度信号对应的磁力，使得磁性元件基于磁力带动靠垫前后运动，让用户感受到不同程度的推背感，能提升用户体验。

Description

可调节推背感的座椅和车辆
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种可调节推背感的座椅和车辆。
背景技术
现阶段，电动车逐渐成为主流，未来电动车的驾驶人群会越来越多。电动汽车具有很强的加速性能，加速过程中的推背感给驾驶员及乘客带来了新的驾驶乐趣。有的乘客希望得到更强烈的推背感，有的乘客希望减弱推背感。然而，现有的车辆只是针对座椅的包裹及舒适性进行改进优化，不能实现对推背感进行个性化调节，缺乏驾驶乐趣，乘坐体验不佳。
发明内容
有鉴于此，本申请的主要目的在于提出一种可调节推背感的座椅和车辆，旨在解决现有的车辆只是针对座椅的包裹及舒适性进行改进优化，不能实现对推背感进行个性化调节，缺乏驾驶乐趣的问题。
为实现上述目的，本申请提供一种可调节推背感的座椅，所述可调节推背感的座椅包括座椅本体、电磁铁、磁性元件、开关电源模块以及控制模块。其中，所述座椅本体包括坐垫、靠垫和靠板。所述靠垫设置于所述靠板面向所述坐垫的一侧，所述靠垫能够向靠近或远离所述靠板的方向运动。所述电磁铁固定连接于所述靠板且位于所述靠板和所述靠垫之间。所述磁性元件连接于所述靠垫且正对于所述电磁铁。所述开关电源模块与所述电磁铁电连接，所述开关电源模块用于为所述电磁铁提供电信号。所述控制模块与所述开关电源模块电连接，所述控制模块用于获取并基于加速度信号，生成对应的控制信号，以控制所述开关电源模块输出对应的电信号，从而调节所述电磁铁对所述磁性元件产生的磁力，进而使得所述磁性元件基于所述磁力带动所述靠垫向靠近或远离所述靠板的方向运动。
本申请提供的可调节推背感的座椅，通过在座椅本体的靠板上设置电磁铁，在座椅本体的靠垫上正对于电磁铁的位置设置磁性元件，以及通过控制模块根据加速度信号控制开关电源模块调节所述电磁铁对所述磁性元件产生的磁力，从而使得所述磁性元件基于所述磁力带动所述靠垫向靠近或远离所述靠板的方向运动，进而使得司乘人员感受到不同程度的推背感，能够为司乘人员带来驾乘乐趣，可以提升用户体验。
可选地，所述可调节推背感的座椅还包括与所述控制模块电连接的中控多媒体模块，所述中控多媒体模块用于接收用户输入的强度等级信号，所述控制模块用于基于所述加速度信号和所述强度等级信号，生成对应的所述控制信号。
可选地，所述控制模块中预先记录有各个强度等级下多个加速度数据与多个控制数据之间的映射关系表。所述控制模块用于查询在用户设定的强度等级下与所述加速度信号值最接近的加速度数据及所述加速度数据所对应的控制数据，并根据所述控制数据生成对应的控制信号。
可选地，所述开关电源模块包括直流-直流转换电路，所述控制模块输出的控制信号包括PWM信号，所述控制数据包括PWM信号的占空比，所述开关电源模块输出的电信号为电压信号。
可选地，所述可调节推背感的座椅还包括电连接于所述直流-直流转换电路和所述电磁铁之间的调节模块，所述调节模块用于调节所述直流-直流转换电路输出的电压信号在所述电磁铁上产生的电流的大小，从而调节所述电磁铁对所述磁性元件产生的磁力的大小。
可选地，所述可调节推背感的座椅还包括连接于所述靠垫与所述磁性元件之间的弹性部件。
可选地，所述可调节推背感的座椅还包括连接支架，所述连接支架包括相互垂直的连接部和限位部，所述弹性部件的一端通过所述连接部连接于所述靠垫，所述弹性部件的另一端连接于所述磁性元件。所述限位部和所述磁性元件活动连接，所述限位部用于限制所述磁性元件沿着所述弹性部件的伸缩方向运动。
可选地，所述限位部包括限位板，所述限位板上设置有沿所述弹性部件的伸缩方向延伸的滑槽，所述磁性元件设置有与所述滑槽配合的滑动部，所述滑槽用于限制所述磁性元件的滑动部沿着所述滑槽滑动。
可选地，所述调节模块包括滑动变阻器。
本申请还提供一种车辆，所述车辆包括车辆本体以及上述的可调节推背感的座椅，其中，所述可调节推背感的座椅安装于所述车辆本体中。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种可调节推背感的座椅的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的一种可调节推背感的座椅的电路结构示意图，所述可调节推背感的座椅包括开关电源模块。
图3是图1所示的结构沿切线A-A的一种剖面结构示意图。
图4是本申请实施例提供的一种控制数据标定表的示意图。
图5是图2所示的开关电源模块的一种电路结构示意图。
附图标记说明如下：
可调节推背感的座椅 10
座椅本体 100
靠板 101
靠垫 102
底座 103
坐垫 1031
电磁铁 200
磁性元件 300
滑动部 301
开关电源模块 400
控制模块 500
中控多媒体模块 600
弹性部件 700
连接支架 800
连接部 801
限位部 802
滑槽 8021
调节模块 900
电容 C
电感 L
二极管 D
开关管 T
电源 E
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，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付出创造性劳动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。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请提供一种车辆(图中未示)，所述车辆包括车辆本体(图中未示)以及可调节推背感的座椅10，其中，所述可调节推背感的座椅10安装于所述车辆本体中。请参阅图1-图2，所述可调节推背感的座椅10包括座椅本体100、电磁铁200、磁性元件300、开关电源模块400以及控制模块500。需要说明的是，本申请提供的所述可调节推背感的座椅10不仅可以应用于车辆，还可以应用于驾驶模拟器。
在本申请实施例中，所述座椅本体100包括靠板101、靠垫102以及底座103，其中，所述底座上103上设置有坐垫1031，所述靠垫102设置于所述靠板101面向所述底座103的一侧，所述靠垫102的一端(即底端)与所述底座103上的坐垫1031连接，所述靠垫102与所述靠板101相对设置且两者之间留有间隙，所述靠垫102能够向靠近或远离所述靠板101的方向运动。在本申请实施例中，所述靠垫102可以采用弹性材料，当所述靠垫102发生弹性形变时实现向靠近或远离所述靠板101的方向运动。在其他实施例中，所述靠垫102也可以采用硬质材料，所述靠垫102的另一端(即顶端)与所述靠板101活动连接，所述靠垫102能够相对于所述坐垫1031旋转，从而实现向靠近或远离所述靠板101的方向运动。
进一步地，所述电磁铁200固定连接于所述靠板101，所述磁性元件300连接于所述靠垫102。所述电磁铁200与磁性元件300正对间隔设置且均位于所述靠板101和所述靠垫102之间的间隙中。其中，所述磁性元件300可以是永久磁体。
进一步地，所述开关电源模块400与所述电磁铁200电连接，开关电源模块400用于为所述电磁铁200提供电信号。所述电磁铁200基于接收到的所述电信号产生磁场，从而对所述磁性元件300产生磁力，进而使得所述磁性元件300基于所述磁力带动所述靠垫102向靠近或远离所述靠板101的方向运动。示例性地，所述开关电源模块400可以是受控电流源，用于为所述电磁铁200提供电流信号。所述开关电源模块400也可以是受控电压源，用于为所述电磁铁200提供电压信号，此处不作限定。
进一步地，所述可调节推背感的座椅10还包括连接于所述靠垫102与所述磁性元件300之间的弹性部件700，所述弹性部件700的伸缩方向垂直于所述靠垫102。所述可调节推背感的座椅10还包括连接支架800，所述连接支架800包括相互垂直的连接部801和限位部802，所述弹性部件700的一端通过所述连接部801固定连接于所述靠垫102，所述弹性部件700的另一端固定连接于所述磁性元件300。所述限位部802与所述磁性元件300活动连接，所述限位部802用于限制所述磁性元件300沿着所述弹性部件700的伸缩方向上运动(即防止所述磁性元件300在垂直于所述弹性部件700的伸缩方向上运动)。可以理解的是，所述弹性部件700可以将所述电磁铁200对所述磁性元件300的磁力转化为弹力，并通过所述连接部801传递给所述靠垫102，从而带动所述靠垫102向靠近或远离所述靠板101的方向运动。示例性地，所述弹性部件700包括弹簧。所述弹性部件700可以对所述磁力进行缓冲，使得所述靠垫102对司乘人员的腰背部的推力更加缓和，舒适性更高。
请参阅图3，在本申请实施例中，所述限位部802包括限位板，所述限位板上设置有沿所述弹性部件700的伸缩方向延伸的滑槽8021，所述磁性元件300设置有与所述滑槽8021配合的滑动部301，所述滑槽8021用于限制所述磁性元件300的滑动部301沿着所述滑槽8021滑动，从而限制所述磁性元件300只能沿着所述弹性部件700的伸缩方向移动。优选的，所述滑槽8021不贯穿所述限位板，即所述滑槽8021在其延伸方向上的长度小于所述限位板的长度，如此，可以防止所述磁性元件300的滑动部301滑出所述滑槽802。如此，可以使得所述弹性部件700将所述磁力全部转化为弹力并垂直作用于所述靠垫102，传递效率更高。当然，在其他实施例中，所述限位部802也可以是其他具有限位功能的部件，例如，所述限位部802也可以是限位杆，对应地，所述磁性元件300上设置有与所述限位杆配合的通孔，所述限位杆穿过所述通孔，从而限制所述磁性元件300只能沿着所述弹性部件700的伸缩方向运动。
进一步地，如图2所示，所述控制模块500与所述开关电源模块400电连接，所述控制模块500用于获取并基于所述车辆的加速度信号，生成对应的控制信号，以控制所述开关电源模块400输出对应的电信号，从而调节所述电磁铁200对所述磁性元件300产生的磁力，进而使得所述磁性元件300基于所述磁力带动所述靠垫102向靠近或远离所述靠板101的方向运动。其中，所述控制模块500可以是所述车辆的整车控制器，也可以是独立设置的微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、单片机、数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)等控制器件。示例性地，所述车辆还包括加速度传感器(图中未示)、油门(图中未示)、速度传感器(图中未示)等，所述加速度信号可以由所述加速度传感器测量得到，或者由所述车辆的整车控制器根据油门深度信号、当前车速信号以及当前档位信号中的至少一个计算得到。可以理解的是，当所述车辆加速时，若所述磁性元件300接收到的磁力为排斥力，则带动所述靠垫102向远离所述靠板101的方向运动，从而增大所述靠垫102对司乘人员的腰背部的压力，进而让司乘人员感受到更强的推背感，而且磁力越大，推背感越强；若所述磁性元件300接收到的磁力为吸引力，则带动所述靠垫102向靠近所述靠板101的方向运动，从而减小所述靠垫102对司乘人员的腰背部的压力，让司乘人员感受到更弱的推背感，而且磁力越大，推背感越弱。如此，可以满足司乘人员对于推背感的不同的需求。
在本申请实施例中，所述可调节推背感的座椅10还包括与所述控制模块500电连接的中控多媒体模块600，所述中控多媒体模块600用于接收用户输入的强度等级信号，所述控制模块500用于基于所述加速度信号和所述强度等级信号，生成对应的所述控制信号。具体地，在本申请实施例中，所述控制模块500中预先记录有各个强度等级下多个加速度数据与多个控制数据之间的映射关系表。所述控制模块500用于查询在用户设定的强度等级下与所述加速度信号值最接近的加速度数据及所述加速度数据所对应的控制数据，并根据所述控制数据生成对应的控制信号。示例性地，如图4所示控制数据标定表，其中，强度等级分为Q1、Q2……Qm，在每个强度等级下都有n个加速度数据(包括a1、a2……an)与n个控制数据之间的映射关系表，假设司乘人员通过所述中控多媒体模块600设定强度等级为Q2，当所述控制模块600接收到信号值为a0(例如a0与a2最接近)的加速度信号时，所述控制模块600通过查表可以得到与加速度信号值a0最接近的加速度数据为a2及所述加速度数据a2在强度等级Q2下所对应的控制数据为k22，并根据控制数据k22生成对应的控制信号，其中，1≤m，1≤n。可以理解的是，当所述车辆在相同的加速度下，司乘人员可以根据自身的需求通过所述中控多媒体模块600设定不同的强度等级，从而获得不同的程度的推背感。需要说明的是，所述可调节推背感的座椅10不仅可以在所述车辆加速的过程中带给司乘人员不同的推背感体验，还可以在用户选择驾驶游戏模式时，为用户带来“模拟的”推背感体验，适用性广。
进一步地，所述开关电源模块400包括直流-直流转换电路，所述控制模块500输出的控制信号包括PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号，所述控制数据包括PWM信号的占空比α，所述开关电源模块400输出的电信号为电压信号，换言之，所述PWM信号的占空比α的取值由所述控制模块500根据所述强度等级信号以及所述加速度信号查表得到，例如为k22。示例性地，所述直流-直流转换电路可以是Buck电路(降压斩波电路)、Boost电路(升压斩波电路)或Buck-Boost电路(升降压斩波电路)。如图5所示，以所述直流-直流转换电路为Buck电路为例，所述Buck电路包括电源E、开关管T、二极管D电感L以及电容C，其中，所述电源E可以是所述车辆的蓄电池。其中，所述开关管T的控制端与所述控制模块500电连接，所述开关管T的控制端用于接收所述控制模块500输出的PWM信号。所述开关管T的第一连接端与所述电源E的正极电连接，所述开关管T的第二连接端同时与所述二极管的负极以及所述电感L的一端电连接，所述电感L的另一端与所述电容C的一端电连接，所述电容C的另一端同时与所述二极管D的正极以及所述电源E的负极电连接。所述电容C的两端构成所述开关电源模块400的输出端，所述开关电源模块400通过其输出端向所述电磁铁200输出电压信号。根据Buck电路的工作原理，所述开关电源模块400的输出端输出的所述电压信号的电压值U0与所述PWM信号的占空比α成正比关系，所述PWM信号的占空比α越大，所述电压信号的电压值U0越大，所述PWM信号的占空比α越小，所述电压信号的电压值U0越小。具体地，U0与占空比α之间的关系式为：U0＝α*E，其中，E为所述电源E的电压值，0≤α≤1。
进一步地，所述可调节推背感的座椅10还包括电连接于所述直流-直流转换电路和所述电磁铁200之间的调节模块900，所述调节模块900用于调节所述开关电源模块400输出的电压信号在所述电磁铁200上产生的电流i的大小。可以理解的是，所述电磁铁200对所述磁性元件300产生的磁力的大小与流过所述电磁铁200的电流i成正比关系。因此，司乘人员可以通过调节所述调节模块900来调节所述电磁铁200对所述磁性元件300产生的磁力的大小，从而获得不同程度的推背感。示例性地，所述调节模块900包括滑动变阻器，如图1所示，所述滑动变阻器设置于所述座椅本体100的底座103的侧面，司乘人员可以通过旋转所述滑动变阻器的旋钮来改变所述滑动变阻器的电阻值，从而调节流过所述电磁铁200的电流i的大小，进而调节推背感的强度。
假设所述滑动变阻器的电阻值为Rf，所述电磁铁200的电阻值为R0，根据基尔霍夫电压定律可以得出流过所述电磁铁200的电流i与所述PWM信号的占空比α以及所述滑动变阻器的电阻值Rf之间存在如下关系：
i＝U0/(R0+Rf)＝α*E/(R0+Rf)
由此可知，流过所述电磁铁200的电流i与所述PWM信号的占空比α成正相关关系，与所述滑动变阻器的电阻值Rf成反相关关系。因此，司乘人员可以通过调节强度等级和/或调节所述调节模块900来获得不同程度的推背感，如此，调节的方式更多，更加便捷，而且调节的范围更广，适用性更广。
本申请提供的可调节推背感的座椅10，通过在座椅本体100的靠板101上设置电磁铁200，在座椅本体100的靠垫102上正对于电磁铁200的位置设置磁性元件300，以及通过控制模块500根据车辆的加速度信号控制开关电源模块400调节所述电磁铁200对所述磁性元件300产生的磁力，从而使得所述磁性元件300基于所述磁力带动所述靠垫102向靠近或远离所述靠板101的方向运动，进而使得司乘人员感受到不同程度的推背感，能够为司乘人员带来驾乘乐趣，可以提升用户体验。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种可调节推背感的座椅，其特征在于，包括：
座椅本体，包括坐垫、靠垫和靠板，其中，所述靠垫设置于所述靠板面向所述坐垫的一侧，所述靠垫能够向靠近或远离所述靠板的方向运动；
电磁铁，固定连接于所述靠板且位于所述靠板和所述靠垫之间；
磁性元件，连接于所述靠垫且正对于所述电磁铁；
开关电源模块，与所述电磁铁电连接，所述开关电源模块用于为所述电磁铁提供电信号；以及
控制模块，与所述开关电源模块电连接，所述控制模块用于获取并基于加速度信号，生成对应的控制信号，以控制所述开关电源模块输出对应的电信号，从而调节所述电磁铁对所述磁性元件产生的磁力，进而使得所述磁性元件基于所述磁力带动所述靠垫向靠近或远离所述靠板的方向运动。
2.如权利要求1所述的可调节推背感的座椅，其特征在于，所述可调节推背感的座椅还包括与所述控制模块电连接的中控多媒体模块，所述中控多媒体模块用于接收用户输入的强度等级信号，所述控制模块用于基于所述加速度信号和所述强度等级信号，生成对应的所述控制信号。
3.如权利要求2所述的可调节推背感的座椅，其特征在于，所述控制模块中预先记录有各个强度等级下多个加速度数据与多个控制数据之间的映射关系表；
所述控制模块用于查询在用户设定的强度等级下与所述加速度信号值最接近的加速度数据及所述加速度数据所对应的控制数据，并根据所述控制数据生成对应的控制信号。
4.如权利要求2所述的可调节推背感的座椅，其特征在于，所述开关电源模块包括直流-直流转换电路，所述控制模块输出的控制信号包括PWM信号，所述控制数据包括PWM信号的占空比，所述开关电源模块输出的电信号为电压信号。
5.如权利要求4所述的可调节推背感的座椅，其特征在于，所述可调节推背感的座椅还包括电连接于所述直流-直流转换电路和所述电磁铁之间的调节模块，所述调节模块用于调节所述直流-直流转换电路输出的电压信号在所述电磁铁上产生的电流的大小，从而调节所述电磁铁对所述磁性元件产生的磁力的大小。
6.如权利要求1所述的可调节推背感的座椅，其特征在于，所述可调节推背感的座椅还包括连接于所述靠垫与所述磁性元件之间的弹性部件。
7.如权利要求6所述的可调节推背感的座椅，其特征在于，所述可调节推背感的座椅还包括连接支架，所述连接支架包括相互垂直的连接部和限位部，所述弹性部件的一端通过所述连接部连接于所述靠垫，所述弹性部件的另一端连接于所述磁性元件；所述限位部和所述磁性元件活动连接，所述限位部用于限制所述磁性元件沿着所述弹性部件的伸缩方向运动。
8.如权利要求7所述的可调节推背感的座椅，其特征在于，所述限位部包括限位板，所述限位板上设置有沿所述弹性部件的伸缩方向延伸的滑槽，所述磁性元件设置有与所述滑槽配合的滑动部，所述滑槽用于限制所述磁性元件的滑动部沿着所述滑槽滑动。
9.如权利要求5所述的可调节推背感的座椅，其特征在于，所述调节模块包括滑动变阻器。
10.一种车辆，其特征在于，包括：
车辆本体；以及
如权利要求1-9任意一项所述的可调节推背感的座椅，其中，所述可调节推背感的座椅安装于所述车辆本体中。
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