基于乘坐舒适性的反馈式振动控制系统

技术领域

 本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种提高汽车乘坐舒适度的基于乘坐舒适性的反馈式振动控制系统。

背景技术

目前，乘坐舒适性越来越受到人们的重视，其中车身关键部位（如方向盘、座椅导轨和脚踏板，以下简称舒适性关键点）的振动对乘坐舒适性有重要影响。对于出现的振动问题，多采用单独检测各激励点（发动机，副车架，减震器座，后桥等）的振动量，并根据振动量的大小来决定是否要通过刚度/阻尼装置去调整激励点与车身的连接处的刚度和阻尼，来达到降低激励点的振动标量的目的。故目前的改善舒适性的方法有以下缺点：因车身关键部位（如方向盘、座椅导轨和脚踏板）的振动量是由各个激励点在舒适性关键点的响应值来决定的，震动量大的激励点，并不代表其对舒适性关键点的振动量的影响大，即对整车的舒适性的负面影响大，震动量小的激励点，并不代表其对整车的舒适性关键点的影响小，也即不代表其对整车的舒适性影响小，孤立地采取一对一的方法去降低激励点的振动量，对整车的舒适性的改善效果并不一定好，有时甚至可能会使整车的舒适性变差，并且以上一对一的方法孤立地去调整激励点的方式，会导致振动/阻尼装置使用频率高，会降低其使用寿命。

在中国专利公告号为CN2885632Y号文献，名称为“一种用于汽车悬挂系统的变高度变刚度变阻尼控制装置”的专利文献中公开了一种提高车辆舒适性的装置，该装置由传感器部件、控制器和执行部件构成,传感器部件、控制器和执行部件之间设置电气连接,传感器部件由车身速度与位置传感器单元和操纵行驶传感器单元组成,车身速度与位置传感器单元由车身加速度传感器、车身位移转角传感器、车身高度传感器和车速传感器组成,操纵行驶传感器单元由方向盘转角传感器、加速踏板传感器、制动踏板传感器和制动压力传感器组成,控制器采用ECU,执行部件由可变刚度可变高度油气减振器、可变阻尼电磁阀和可变刚度横向稳定杆组成,与ECU相连设置有节气门传感器和路面选择开关，它是通过改变车轮轴承与车架的刚度来改善整车的舒适性，即该装置只是通过改变汽车悬挂系统的刚度来改变整车的舒适性，调节量有限，整车舒适性不能到达一个较好的效果。

中国专利局于2009年4月29日公开了一份CN101417596A号文献，名称为一种汽车空气悬架的控制方法，以硬件部分电子控制装置为核心配以外围的各种传感器、空气弹簧、空气阀门、可调减振器等部件等;软件部分包括信号检测、数据处理及二次计算、控制方法和控制输出,先通过计算输入的车身高度的方差和车速判断出不同的工作模式;采用开环控制以及神经网络实现在线自修正的函数,电子控制装置根据神经网络所得充排气时间控制空气阀门的执行,再经计算得到簧内空气摩尔浓度和偏差量;最后得到具体控制信号,使车辆在不同路面条件下灵活控制,在各种路况条件下具有适当的弹性和阻尼性能,有效地解决在适应各种路况进行参数匹配时的矛盾,提高了车辆的操控性、安全性、舒适性和越野性。该方法是对汽车空气悬架的一种控制，也没有通过对车辆整体的多个激激励点去对乘坐舒适性进行控制，因而也只是局部提高了乘坐舒适性。

发明内容

本发明提供了一种能行之有效地改善整车舒适性的基于乘坐舒适性的反馈式振动控制系统，解决了现有的通过一对一的方法孤立地改变单个激励点的振动量去提高整车的舒适性的方式时，导致改善结果不客观、不理想的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种基于乘坐舒适性的反馈式振动控制系统，包括若干加速度传感器、若干刚度/阻尼调节装置和控制装置，所述加速度传感器用于检测舒适性关键点和至少两个激励点的振动加速度；所述刚度/阻尼调节装置用于调节被所述加速度传感器检测的激励点的和车身连接处的刚度和阻尼；所述控制装置用于：接收所述加速度传感器的输入信号，判断被所述加速度传感器检测的舒适性关键点的振动量是否符合舒适性要求，如果所述舒适性关键点中的任何一个的振动不符合舒适性要求，则进而判断被所述加速度传感器检测的激励点对舒适性关键点的振动贡献量，然后通过对应的刚度/阻尼调节装置去调整贡献量大的那个激励点的和车身连接处的刚度和阻尼，使所述各个舒适性关键点的振动都符合舒适性要求。

作为优选，被所述加速度传感器检测的激励点为发动机和副车架，被所述加速度传感器检测的舒适性关键点为方向盘、座椅轨道和脚踏板。副车架和发动机这两个激励点对舒适性关键点的影响最大，首选控制这两个激励点的振动量对改善整车的舒适性能启到事倍功半的功效，方向盘、座椅轨道和脚踏板这三个舒适性关键点的振动量是对乘员的舒适性影响最大的地方，只要这三个舒适性关键点的振动量符合舒适性要求，则基本能满足乘员乘坐的舒适性要求。

作为另一优选，被所述加速度传感器检测的激励点为发动机、副车架、减震器座和冷却风扇，被所述加速度传感器检测的舒适性关键点为方向盘、座椅轨道和脚踏板。使加速度传感器也实时检测减震器座和冷却风扇两个激励点的振动情况，刚度/阻尼调节装置也按照控制装置的指令去调节减震器座和冷却风扇两个激励点和车身连接处的阻尼和刚度，增加可控的激励点的数目，易于将关键点的舒适性值控制在能接受的范围。

作为另一优选，被所述加速度传感器检测的激励点为发动机、副车架、减震器座、冷却风扇和排气管，被所述加速度传感器检测的舒适性关键点为方向盘、座椅轨道和脚踏板。使加速度传感器也实时检测排气管这个激励点的振动情况，刚度/阻尼调节装置也按照控制装置的指令去调节排气管这个激励点和车身连接处的阻尼和刚度，进一步增加可控的激励点的数目，更易于将关键点的舒适性值控制在能接受的范围。

作为另一优选，被所述加速度传感器检测的激励点为发动机、副车架、减震器座、冷却风扇、排气管和后桥，被所述加速度传感器检测的舒适性关键点为方向盘、座椅轨道和脚踏板。对后桥这个激励点的振动情况进行实时检测并根据舒适性关键点的情况及后桥这个激励点对关键点的响应值，控制装置通过刚度/阻尼调节装置调节后桥这个激励点和车身的连接处的阻尼和刚度，进一步增加可控的激励点的数目，更易于将关键点的舒适性值控制在能接受的范围和保护激励点。

作为优选，所述加速度传感器中用于检测发动机这个激励点的，部分通过安装结构连接在设有散热片的水箱上，所述水箱设有散热片的表面上设有安装孔，所述安装结构包括内置于所述安装孔的螺纹管和连接在内螺纹管内的螺纹杆，所述内螺纹管内部设有搁置加速度传感器用的平台，所述螺纹杆设有沿轴向延伸的供加速度传感器的导线穿过的通孔，所述螺纹杆的外端部设有散热翼。发动机相当于汽车的心脏，水箱作为发动机的散热装置，能否正常散热直接影响到发动机的性能，故对于发动机这个激励点，直接安装加速度传感器于水箱上检测振动情况是十分有必要的，但由于技术人员没有意识到其重要性及由于水箱表面设有网格状散热片、不易将传感器固定等原因，长期以来一直没有对水箱的震动情况进行有效的监控检测；本发明通过在水箱上设置安装孔，然后在安装孔内设置带平台的内螺纹管，加速度传感器搁置在内螺纹管内的平台上，并通过螺纹杆拧接到螺纹管内去将传感器固定住，在螺纹杆上设置通孔，加速度传感器的导线通过该通孔引出，巧妙地解决加速度传感器的导线的引出问题，较之现有的粘贴和在传感器上设置连接孔，通过螺栓直接固定在车体上的方式而言，不但连接牢固，安装拆卸方便，而且对传感器有保护作用，通过在螺纹杆的外端部设置散热翼，能有效地解决内置安装时传感器的散热问题。

作为优选，所述内螺纹管用隔热材料制作而成，所述内螺纹管通过镶嵌的方式连接在所述水箱上，所述螺纹杆用导热材料制作而成。由于水箱的温度通常较高，内螺纹管采用隔热材料制作，能防止水箱的热量传到传感器上影响传感器的性能，同时螺纹杆采用导热材料制作并在其外端设有散热翼，使三方向加速度传感器所产生的热量能有效地散出。

作为优选，所述散热翼的外端面凸出于所述散热片的外端面。发动机工作时，散热片的表面温度会高于散热翼的表面温度，此种设计相当于使散热翼远离温度高于自己的热源，使得散热翼的散热效果受散热片的影响小。

作为优选，所述控制装置设有控制面板，所述控制面板包括手动/自动模式选择开关、增大/减小选择开关，当所述手动/自动模式选择开关置于手动模式时，可以通过所述增大/减小选择开关去设置舒适性关键点的舒适性振动量值。通过设计控制面板，便于人机对话时信息的输入，使用者可以按照不同个人爱好对乘坐舒适性的需求去调整舒适性关键点的舒适性值，人性化程度高，通用性好。

作为优选，所述增大/减小开关为按钮开关。能自动复位，使用方便。

本发明具有下述优点，以系统工程的角度综合考虑各激励点对各舒适性关键点的影响，根据舒适性要求和每个激励点的贡献量大小的不同，实时调整对应激励点的振动量大小，以满足不同路况、不同个人爱好对乘坐舒适性的需求；具体地1）针对不同工况，对舒适性关键点的振动进行实时控制和校正；2）可实现舒适性关键点，如方向盘、座椅导轨和脚踏板的振动水平得到最优；3）可根据人对振动的敏感度不同而进行调整；4）基本可降低各种工况下的振动问题；5）操作比较方便，易于控制；6）效果明显，用于检测发动机这个激励点的加速度传感器，通过设计专用安装结构安装在散热器上，能更有效地检测发动机的运行情况。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的控制装置的程序流程图；

图3为本发明的安装结构的剖视示意图。

图中：发动机加速度传感器11，副车架加速度传感器12，减震器座加速度传感器13，冷却风扇加速度传感器14，排气管加速度传感器15，后桥加速度传感器16，方向盘加速度传感器17，脚踏板加速度传感器18，座椅轨道加速度传感器19，发动机安装点刚度/阻尼调节装置21，副车架安装点刚度/阻尼调节装置22，减震器座安装点刚度/阻尼调节装置23，冷却风扇安装点刚度/阻尼调节装置24，排气管安装点刚度/阻尼调节装置25，后桥安装点刚度/阻尼调节装置26，控制装置3，显示器31，控制面板32，散热片41，水箱42，安装孔43，内螺纹管51，螺纹杆52，平台53，通孔54，散热翼55，发动机加速度传感器的导线56。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

一种基于乘坐舒适性的反馈式振动控制系统，包括控制装置3和加速度传感器、刚度/阻尼调节装置，控制装置3和加速度传感器电连接，刚度/阻尼调节装置和控制装置3电连接，加速度传感器包括用于检测发动机的振动加速度的发动机加速度传感器11、用于检测副车架的振动加速度的副车架加速度传感器12、用于检测减震器座的振动加速度的减震器座加速度传感器13、用于检测汽车发动机冷却风扇的振动加速度的冷却风扇加速度传感器14、用于检测汽车排气管的振动加速度的排气管加速度传感器15、用于检测汽车后桥的振动加速度的后桥加速度传感器16、用于检测汽车方向盘的振动加速度的方向盘加速度传感器17、用于检测汽车脚踏板的振动加速度的脚踏板加速度传感器18和用于检测汽车座椅轨道的振动加速度的座椅轨道加速度传感器19，发动机加速度传感器11共有四个，四个发动机加速度传感器11，一个位于发动机的前方、一个位于发动机的后方、一个位于发动机的左方、一个位于发动机的右方，副车架加速度传感器12共有10个，10个副车架加速度传感器12安装在副车架本体上，在每一个减震器座上各安装有四个减震器座加速度传感器13，四个减震器座加速度传感器13，一个位于减震器座的前方左侧部位、一个位于减震器座的前方右侧部位、一个位于减震器座的后方左侧部位、一个位于减震器座的后方右侧部位，冷却风扇加速度传感器14共有四个，四个冷却风扇加速度传感器14，一个位于发动机冷却风扇的左上部位、一个位于发动机冷却风扇的左下部位、一个位于发动机冷却风扇的右上部位、一个位于发动机冷却风扇的右下部位，排气管加速度传感器15共有8个，8个排气管加速度传感器15安装在排气吊挂上，后桥加速度传感器16共有6个，6个后桥加速度传感器16安装在后桥本体上，方向盘加速度传感器17有一个、安装在方向盘的转向管柱上，每个脚踏板上安装有一个脚踏板加速度传感器18，每把汽车座椅上安装有两个座椅轨道加速度传感器19，两个座椅轨道加速度传感器19安装在座椅轨道的两端，刚度/阻尼调节装置包括用于调整发动机的与车身的连接处的刚度和阻尼的发动机安装点刚度/阻尼调节装置21、用于调整副车架的与车身的连接处的刚度和阻尼的副车架安装点刚度/阻尼调节装置22、用于调整减震器座的与车身的连接处的刚度和阻尼的减震器座安装点刚度/阻尼调节装置23、用于调整汽车发动机冷却风扇的与车身的连接处的刚度和阻尼的冷却风扇安装点刚度/阻尼调节装置24、用于调整排气管的与车身的连接处的刚度和阻尼的排气管安装点刚度/阻尼调节装置25和用于调整后桥的与车身的连接处的刚度和阻尼的后桥安装点刚度/阻尼调节装置26，控制装置3的信号处理元件为PLC,控制装置3设有显示器31和控制面板32，显示器31为液晶显示器，控制面板32上设有自动/手动模式切换开关、增大/减小选择开关和确认开关，增大/减小选择开关和确认开关都为按钮开关。

控制装置3的控制程序流程图参见图2，当自动/手动模式切换开关置于自动模式位置时，控制装置3读取发动机加速度传感器11、副车架加速度传感器12、减震器座加速度传感器13、冷却风扇加速度传感器14、排气管加速度传感器15、后桥加速度传感器16、方向盘加速度传感器17、脚踏板加速度传感器18和座椅轨道加速度传感器19所检测到的发动机、副车架、减震器座、冷却风扇、排气管和后桥六个激励点和方向盘、脚踏板和座椅轨道三个舒适性关键点的加速度值，判断方向盘、脚踏板和座椅轨道三个舒适性关键点的加速度值是否小于预制值，小于等于预制值表示舒适性符合要求，否则为不符合舒适性要求，如果某一个舒适性关键点不符合舒适性要求，则计算发动机、副车架、减震器座、冷却风扇、排气管和后桥六个激励点在舒适性不符合舒适性要求的关键点的响应值也即计算贡献量，并控制对应的刚度/阻尼调节装置去调整响应值即贡献量大的激励点的与车身的连接处的刚度和阻尼，如此反复，直到方向盘、脚踏板和座椅轨道三个舒适性关键点的加速度值小于预制值。当自动/手动模式切换开关置于手动模式位置时，显示器31上显示方向盘、脚踏板和座椅轨道三个舒适性关键点的名称和原有的预制值，通过增大/减小选择开关去移动光标，使光标位于要改变预制值的关键点的名称所在的位置并按确认开，此时用户可以通过控制面板上的增大/减小选择开关去增大或减小预制值，更改结束后按确认开关，控制装置3将原有的预制值更改为从面板上刚输入的预制值，后续的工作过程同自动模式时相同。当自动/手动模式切换开关置于自动模式位置时，显示器31上显示方向盘、脚踏板和座椅轨道三个舒适性关键点的名称和预制值。响应值的计算公式为：H=T×F，其中：T为各激励点到关键点的加速度传递函数，H为关键点的加速度响应值，F为各激励点的激励载荷，车子设计好后，各项都是已知的。

参见图3，四个发动机加速度传感器11中的位于发动机前方的那个，是通过安装结构连接在设有散热片41的水箱42上的，散热片42纵横交错排列在水箱42的表面上，水箱42为钢制品，水箱42设有散热片42的表面上设有安装孔43，安装结构包括内螺纹管51和螺纹杆52，内螺纹管51为塑料制作而成，内螺纹管51内部设有平台53，螺纹杆52设有沿轴向延伸的通孔54，螺纹杆的外端部设有散热翼55，散热翼55纵横交错排列在螺纹杆52上，螺纹杆52及其上的散热翼55为铜制作而成的，发动机加速度传感器11搁置在平台53上，发动机加速度传感器的导线56经通孔54引出，螺纹杆52拧入到内螺纹管51内并压接在发动机加速度传感器11上来将发动机加速度传感器11固定住，此时，散热翼55的外端面凸出于散热片41的外端面，内螺纹管51是通过如下方法固定在安装孔53内的：内螺纹管51做得比安装孔43大，在安装孔43附近对水箱42进行加热，将内螺纹管51对齐安装孔43并下压内螺纹管51，内螺纹管51的外表面与水箱接触的部位受热熔化，当内螺纹管51压到外端部比散热片41的外端部只高出2毫米时，停止下压并冷却水箱42和内螺纹管51，从而使内螺纹管51镶嵌在水箱42的安装孔43内。