一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)及其調(diào)整方法
【專利摘要】本發(fā)明具體涉及一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)及其調(diào)整方法。目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可自動調(diào)整前、后軸荷、降低油耗的輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)及其調(diào)整方法。該軸荷分配系統(tǒng)包括座椅、座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、方向盤、踏板、內(nèi)后視鏡、外后視鏡及相關(guān)控制機(jī)構(gòu)；所述的軸荷分配系統(tǒng)的調(diào)整方法包括順序進(jìn)行的以下步驟：參數(shù)提取、座椅縱向調(diào)整、座椅橫向調(diào)整、相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)整。通過對汽車座椅進(jìn)行縱向、橫向方向調(diào)節(jié)，改變汽車前、后軸荷比，以減小油耗、提高汽車操控性能，同時前、后軸荷比可調(diào)，也使汽車的空載質(zhì)量可以靈活設(shè)置，方便汽車上其他設(shè)備的布置。
【專利說明】
一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)及其調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及輕量化電動汽車軸荷分配技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)及其調(diào)整方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車由于其排放小、結(jié)構(gòu)簡單、噪聲小等優(yōu)點，越來越受到市場的認(rèn)可，由于擁有汽車的人越來越多，停車成為了一個非常麻煩的問題，很多廠家根據(jù)這樣的情況，設(shè)計出兩門兩座的小型電動汽車，即方便停車，也減少了能耗，因此電動汽車的小型化、輕量化是其發(fā)展的重要方向。
[0003]由于電動汽車使用簡單結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)配合固定減速比變速器替代燃油汽車的較為復(fù)雜的發(fā)動機(jī)配合復(fù)雜結(jié)構(gòu)變速器，電動汽車的重量往往比燃油汽車小，近年來隨著輕量化材料，如超高強度鋼板、碳纖維等高強度材料的應(yīng)用，同時電池的能量密度比的進(jìn)一步提高，電動汽車的重量越來越小。未來兩門兩座小型電動汽車的空車重量可達(dá)到500kg左右，如果電動汽車的底盤和傳動系統(tǒng)都采用輕量化材料，其重量可進(jìn)一步下降到400kg左右。
[0004]電動汽車的行駛穩(wěn)定性、橫向穩(wěn)定性等動力學(xué)性能與前、后軸荷分配關(guān)系密切，而對于電動汽車的軸荷分配研究，以往主要集中在電器設(shè)備、驅(qū)動器件、驅(qū)動控制器件和輔助器件的優(yōu)化布置，即讓汽車的前、后軸荷比盡量接近50:50，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，電動汽車的空車重量逐漸減小，而傳統(tǒng)的軸荷分配比是固定的，無法實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整。
[0005]對于兩門兩座的小型電動車來說，由于兩個人的重量已超過汽車空車重量的10%,再加上汽車前、后行李箱內(nèi)會放置行李，這就使汽車在空車狀態(tài)下和整備質(zhì)量狀態(tài)下的前、后軸的載荷比發(fā)生改變，從而影響了其動力學(xué)性能。對于不同的駕駛員和乘客，其進(jìn)入車內(nèi)也需要調(diào)整座椅位置，這就使傳統(tǒng)的通過優(yōu)化零部件的布置位置來優(yōu)化電動汽車前、后軸荷比的方法實際效果比理論效果差?，F(xiàn)有技術(shù)中的座椅調(diào)節(jié)裝置只考慮了如何方便的對座椅調(diào)整，而沒有考慮座椅調(diào)整后，汽車前、后軸荷會發(fā)生改變，如專利CN201210199093.6中所述的一種汽車座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)能自動調(diào)節(jié)座椅，使座椅調(diào)節(jié)到適合駕駛員乘坐的位置，并且最合適的位置可記憶存儲方便下次同一駕駛員乘坐時自動調(diào)整，但是該調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法在調(diào)整汽車座椅的同時對汽車前、后軸荷比同時進(jìn)行優(yōu)化。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中可實現(xiàn)主動調(diào)節(jié)汽車調(diào)節(jié)前、后軸荷比的技術(shù)主要有兩種，一種是在汽車縱向方向增加可滑動調(diào)節(jié)的配重塊，通過改變配重塊位置的方法來調(diào)節(jié)汽車前、后軸荷比，如專利CN201310525931.9中所述的一種改變汽車重心的裝置，包括配重塊，通過豎向設(shè)置的轉(zhuǎn)軸連接于汽車上的電機(jī)，驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動來帶動配重塊擺動，該發(fā)明能根據(jù)各輪胎的胎壓來調(diào)整配重塊的擺動方向，通過調(diào)整配重塊的擺動方向來改變汽車的重心，這樣可以減少或消除胎壓的變化，從而減少或消除加減速而致車頭的下沉或抬升及高速轉(zhuǎn)彎時車身的側(cè)傾。但是這種調(diào)節(jié)方式不符合汽車輕量化的發(fā)展趨勢，不具有實際應(yīng)用價值，且配重塊的位置調(diào)整較慢，汽車快速轉(zhuǎn)彎時，配重塊的調(diào)整與汽車實際需求難以匹配。
[0007]另一種技術(shù)是設(shè)置主動式懸架系統(tǒng)，如奔馳S級汽車帶有空氣彈簧式主動懸架，凱迪拉克CT6汽車帶有電磁液式主動懸架，上述兩種主動懸架通過調(diào)節(jié)汽車前、后懸架的剛度改變前、后軸荷分配，但是由于主動式懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高，難以普及應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可自動調(diào)整前、后軸荷、降低油耗的輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)及其調(diào)整方法。
[0009]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)的調(diào)整方法，所述的調(diào)整方法包括順序進(jìn)行的以下步驟:座椅縱向調(diào)整、座椅橫向調(diào)整；
[0010]所述的座椅縱向調(diào)整步驟為:控制器計算汽車乘坐人員后的靜止?fàn)顟B(tài)下的前、后軸荷比Al、汽車空載質(zhì)量下的初始前、后軸荷比A2，并根據(jù)駕駛員重量W1、副駕駛員重量W2，控制座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)帶動座椅沿汽車縱向方向前后運動，使Al接近A2;
[0011]所述的座椅橫向調(diào)整步驟為:控制器計算汽車實際左前輪、右前輪載荷比A3、汽車實際左后輪、右后輪載荷比A4，然后控制座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動駕駛員座椅和副駕駛座椅沿汽車橫向方向左右運動，使A3、A4的比值接近50:50。
[0012]優(yōu)選的，所述的座椅橫向調(diào)整步驟后還包括相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)整步驟；
[0013]所述的相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)整步驟為:控制器采集駕駛員靜態(tài)人體尺寸，計算出人體軀干與大腿的交點H點，根據(jù)靜態(tài)人體尺寸、H點與汽車前輪中心的水平距離V3、H點離地高度H3、駕駛員兩眼連線的中點E點的離地高度H4、E點與左、右后視鏡中心的距離L1、L2，計算并調(diào)整方向盤、踏板、內(nèi)后視鏡、外后視鏡與駕駛員之間的距離及角度。
[0014]優(yōu)選的，所述的座椅調(diào)縱向調(diào)整步驟前還包括參數(shù)提取步驟；
[0015]所述的參數(shù)提取步驟為:駕駛員在使用鑰匙開啟車門鎖后，車門鎖傳感器向控制器發(fā)送車門鎖打開信號，控制器啟動汽車外后視鏡外側(cè)設(shè)置的人體尺寸采集攝像頭并采集駕駛員的靜態(tài)人體尺寸;控制器在得到車門鎖傳感器發(fā)出的車門鎖緊信號，以及安全帶傳感器發(fā)出安全帶系緊信號后，啟動汽車外后視鏡、內(nèi)后視鏡上設(shè)置的人眼位置傳感器，采集L1、L2、L4、H4數(shù)據(jù)；同時啟動分別設(shè)置在汽車四個車輪、駕駛員座椅、副駕駛座椅的重量傳感器，采集41^3^4、11、吧數(shù)據(jù)。
[0016]優(yōu)選的，所述的駕駛員靜態(tài)人體尺寸包括身高、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長。
[0017]優(yōu)選的，所述的駕駛員靜態(tài)人體尺寸采集是由人體尺寸采集攝像頭通過設(shè)置在汽車鑰匙上的鑰匙傳感器發(fā)出的信號辨別駕駛員并對其進(jìn)行靜態(tài)人體尺寸采集。
[0018]—種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)，所述的軸荷分配系統(tǒng)包括座椅，所述座椅通過座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與汽車底盤橫梁連接，汽車的方向盤通過方向盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接，汽車的踏板通過踏板調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分別與制動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)連接，汽車的內(nèi)后視鏡、外后視鏡通過視鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與車身連接。
[0019]優(yōu)選的，所述的外后視鏡外側(cè)設(shè)置人體尺寸采集攝像頭，汽車A柱內(nèi)飾板相應(yīng)位置設(shè)置人眼位置傳感器，汽車四個車輪、駕駛員座椅、副駕駛座椅上分別設(shè)置重量傳感器，汽車的控制器分別與座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、方向盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、踏板調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、視鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、人體尺寸采集攝像頭、人眼位置傳感器、重量傳感器、設(shè)置在車門鎖上的車門鎖傳感器、設(shè)置在座椅安全帶上的安全帶傳感器、設(shè)置在汽車鑰匙內(nèi)的鑰匙傳感器連接。
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:通過對汽車座椅進(jìn)行縱向、橫向方向調(diào)節(jié)，改變汽車前、后軸荷比，以減小油耗、提高汽車操控性能，同時前、后軸荷比可調(diào)，也使汽車的空載質(zhì)量可以靈活設(shè)置，方便汽車上其他設(shè)備的布置。安裝有本發(fā)明的電動汽車，在產(chǎn)品設(shè)計階段中，布置其他設(shè)備的時候可以利用汽車前、后軸荷可變的特點，靈活的布置各設(shè)備的位置，讓汽車前、后軸荷比達(dá)到一定值，然后再通過調(diào)節(jié)及駕駛員、副駕駛員的乘坐位置來達(dá)到最佳的汽車行駛狀態(tài)下的前、后軸荷比，同時與駕駛員駕駛汽車相關(guān)的設(shè)備，如視鏡、方向盤、踏板也與座椅一起自動調(diào)整，對駕駛員來說調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備及駕駛都更加方便。
【附圖說明】
[0021]圖1為汽車正視圖；
[0022]圖2為帶有測量參數(shù)的汽車正視圖；
[0023]圖3為汽車駕駛室俯視圖；
[0024]圖4為軸荷分配系統(tǒng)控制電路原理圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1-圖4所示的一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)，包括座椅I，座椅I通過座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2與汽車底盤橫梁連接，座椅I包括駕駛員座椅和副駕座椅，駕駛員座椅和副駕座椅分別設(shè)有各自可以獨立調(diào)整的座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2;汽車的方向盤3通過方向盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接;汽車的踏板5通過踏板調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6分別與制動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)連接，汽車的內(nèi)后視鏡10、外后視鏡9通過視鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)11與車身連接。
[0026]汽車主外后視鏡外側(cè)設(shè)置人體尺寸采集攝像頭21，汽車A柱內(nèi)飾板相應(yīng)位置設(shè)置人眼位置傳感器24，汽車四個車輪、駕駛員座椅、副駕駛座椅上分別設(shè)置重量傳感器25，汽車的控制器13分別與座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2、方向盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4、踏板調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6、視鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)11、人體尺寸采集攝像頭21、人眼位置傳感器24、重量傳感器25、設(shè)置在車門鎖上的車門鎖傳感器22、設(shè)置在座椅安全帶上的安全帶傳感器23、設(shè)置在汽車鑰匙內(nèi)的鑰匙傳感器26連接。
[0027]所述的輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)的調(diào)整方法包括順序進(jìn)行的以下步驟:參數(shù)提取、座椅縱向調(diào)整、座椅橫向調(diào)整、相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)整；
[0028]所述的參數(shù)提取步驟為:駕駛員在使用鑰匙開啟車門鎖時，人體尺寸采集攝像頭21通過設(shè)置在汽車鑰匙上的鑰匙傳感器26發(fā)出的信號辨別駕駛員，同時車門鎖傳感器22向控制器13發(fā)送車門鎖打開信號，控制器13啟動汽車外后視鏡外側(cè)設(shè)置的人體尺寸采集攝像頭21并采集駕駛員靜態(tài)人體尺寸;所述的駕駛員靜態(tài)人體尺寸包括身高、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長。根據(jù)這些尺寸可以查詢相應(yīng)的人體參數(shù)模板，計算出人體H點的位置。
[0029]當(dāng)乘員進(jìn)入車內(nèi)坐好后，會系好安全帶，并啟動汽車點火開關(guān)，這時車門會自動落鎖，所述控制器13在得到車門鎖傳感器22發(fā)出的車門鎖緊信號、安全帶傳感器23發(fā)出安全帶系緊信號后，可確認(rèn)乘員已經(jīng)坐好并準(zhǔn)備駕駛汽車，這時控制器13啟動汽車外后視鏡9、內(nèi)后視鏡10上設(shè)置的人眼位置傳感器24，采集L1、L2、L4、H4數(shù)據(jù)；同時啟動分別設(shè)置在汽車四個車輪、駕駛員座椅、副駕駛座椅的重量傳感器25，采集A1、A3、A4、W1數(shù)據(jù)。
[0030]所述的座椅縱向調(diào)整步驟為:控制器13計算汽車乘坐人員后的實際前、后軸荷比Al、汽車空載質(zhì)量下的初始前、后軸荷比A2，然后控制座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2帶動座椅I沿汽車縱向方向水平運動，使Al接近A2 ；
[0031]所述的座椅橫向調(diào)整步驟為:控制器13采集汽車實際左前輪、右前輪載荷比A3、汽車實際左后輪、右后輪載荷比A4，然后控制座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2分別驅(qū)動駕駛員座椅和副駕駛座椅沿汽車橫向方向左右水平運動，使A3、A4的比值接近50: 50。
[0032]所述的相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)整步驟為:控制器3根據(jù)駕駛員靜態(tài)人體尺寸，計算出人體軀干與大腿的焦點H點，并根據(jù)靜態(tài)人體尺寸、H點與汽車前輪中心的水平距離V3、H點離地高度H3、駕駛員兩眼連線的中點E點的離地高度H4、E點與左、右后視鏡中心的距離L1、L2、駕駛員重量Wl，計算并調(diào)整方向盤3、踏板5、內(nèi)后視鏡10、外后視鏡9與駕駛員之間的距離及角度。
[0033]控制器3根據(jù)L1、L2、H4的數(shù)據(jù)對駕駛員實際眼睛位置和駕駛員眼睛的基準(zhǔn)位置比對，并通過光反射原理計算出汽車內(nèi)后視鏡10、外后視鏡9應(yīng)處于的位置和角度，然后讓內(nèi)后視鏡10、外后視鏡9轉(zhuǎn)動到和駕駛員眼睛所在空間位置相對應(yīng)的正確的位置及角度。
[0034]安裝有本發(fā)明的電動汽車，在產(chǎn)品設(shè)計階段中，布置其他設(shè)備的時候可以利用汽車前、后軸荷可變的特點，靈活的布置各設(shè)備的位置，讓汽車前、后軸荷比達(dá)到一定值，然后再通過調(diào)節(jié)及駕駛員、副駕駛員的乘坐位置來達(dá)到最佳的汽車行駛狀態(tài)下的前、后軸荷比，同時與駕駛員駕駛汽車相關(guān)的設(shè)備，如視鏡、方向盤、踏板也與座椅一起自動調(diào)整，對駕駛員來說調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備及駕駛都更加方便。
【主權(quán)項】
1.一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)的調(diào)整方法，其特征在于:所述的調(diào)整方法包括順序進(jìn)行的以下步驟:座椅縱向調(diào)整、座椅橫向調(diào)整； 所述的座椅縱向調(diào)整步驟為:控制器(13)計算汽車乘坐人員后的靜止?fàn)顟B(tài)下的前、后軸荷比Al、汽車空載質(zhì)量下的初始前、后軸荷比A2，并根據(jù)駕駛員重量W1、副駕駛員重量W2，控制座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(2)帶動座椅(I)沿汽車縱向方向前后運動，使Al接近A2; 所述的座椅橫向調(diào)整步驟為:控制器(13)計算汽車實際左前輪、右前輪載荷比A3、汽車實際左后輪、右后輪載荷比A4，然后控制座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(2)分別驅(qū)動駕駛員座椅和副駕駛座椅沿汽車橫向方向左右運動，使A3、A4的比值接近50: 50。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)的調(diào)整方法，其特征在于:所述的座椅橫向調(diào)整步驟后還包括相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)整步驟； 所述的相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)整步驟為:控制器(3)采集駕駛員靜態(tài)人體尺寸，計算出人體軀干與大腿的交點H點，根據(jù)靜態(tài)人體尺寸、H點與汽車前輪中心的水平距離V3、H點離地高度H3、駕駛員兩眼連線的中點E點的離地高度H4、E點與左、右后視鏡中心的距離L1、L2，計算并調(diào)整方向盤(3)、踏板(5)、內(nèi)后視鏡(10)、外后視鏡(9)與駕駛員之間的距離及角度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)的調(diào)整方法，其特征在于:所述的座椅調(diào)縱向調(diào)整步驟前還包括參數(shù)提取步驟； 所述的參數(shù)提取步驟為:駕駛員在使用鑰匙開啟車門鎖后，車門鎖傳感器(22)向控制器(13)發(fā)送車門鎖打開信號，控制器(13)啟動汽車外后視鏡外側(cè)設(shè)置的人體尺寸采集攝像頭(21)并采集駕駛員的靜態(tài)人體尺寸;控制器(13)在得到車門鎖傳感器(22)發(fā)出的車門鎖緊信號，以及安全帶傳感器(23)發(fā)出安全帶系緊信號后，啟動汽車外后視鏡(9)、內(nèi)后視鏡(10)上設(shè)置的人眼位置傳感器(24)，采集L1、L2、L4、H4數(shù)據(jù);同時啟動分別設(shè)置在汽車四個車輪、駕駛員座椅、副駕駛座椅的重量傳感器(25)，采集41^3^4、胃1、胃2數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)的調(diào)整方法，其特征在于:所述的駕駛員靜態(tài)人體尺寸包括身高、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)的調(diào)整方法，其特征在于:所述的駕駛員靜態(tài)人體尺寸采集是由人體尺寸采集攝像頭(21)通過設(shè)置在汽車鑰匙上的鑰匙傳感器(26)發(fā)出的信號辨別駕駛員并對其進(jìn)行靜態(tài)人體尺寸采集。6.—種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)，所述的軸荷分配系統(tǒng)包括座椅(I)，所述座椅(I)通過座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(2)與汽車底盤橫梁連接，其特征在于:汽車的方向盤(3)通過方向盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接，汽車的踏板(5)通過踏板調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(6)分別與制動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)連接，汽車的內(nèi)后視鏡(10)、外后視鏡(9)通過視鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(11)與車身連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種輕量化電動汽車軸荷分配系統(tǒng)，其特征在于:所述的外后視鏡(9)外側(cè)設(shè)置人體尺寸采集攝像頭(21)，汽車A柱內(nèi)飾板相應(yīng)位置設(shè)置人眼位置傳感器(24)，汽車四個車輪、駕駛員座椅、副駕駛座椅上分別設(shè)置重量傳感器(25)，汽車的控制器(13)分別與座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(2)、方向盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)、踏板調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(6)、視鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(11)、人體尺寸采集攝像頭(21)、人眼位置傳感器(24)、重量傳感器(25)、設(shè)置在車門鎖上的車門鎖傳感器(22)、設(shè)置在座椅安全帶上的安全帶傳感器(23)、設(shè)置在汽車鑰匙內(nèi)的鑰匙傳感器(26)連接。
【文檔編號】B60R16/037GK105966270SQ201610303893
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】陳子龍
【申請人】西華大學(xué)