一种汽车座椅自平衡方法和自平衡的汽车座椅与流程

本发明公开了一种汽车座椅，属于汽车座椅技术领域，具体公开了一种汽车座椅自平衡方法和自平衡的汽车座椅。

背景技术：

目前的司机座椅固定在白车身地板上，座椅角度与地板平行，只能前后或上下调节，在驾驶过程中不能根据车辆的状态自适应调节。比如在车辆上坡或者下坡时，驾驶员座椅与车辆始终固定角度，即与地面呈夹角，人体需要发力来消除此影响，比如上坡需要向前倾，下坡需要向后仰，会影响乘坐舒适性。

中国发明专利cn106994915a的说明书中公开了一种基于驾驶人身体特征的驾驶座椅自适应调节装置，其包括重力传感器、驾驶员身体尺寸识别系统、驾驶员坐姿角度识别系统、调节控制系统、驱动系统和存储系统，其中：所述的重力传感器安装在驾驶员座椅的坐垫内部，由重力传感器获取驾驶员体重数据；所述的驾驶员身体尺寸识别系统由安装在汽车主驾驶室上方的图像采集模块和数据处理模块组成，图像采集模块采集驾驶员热成像图片并将驾驶员热成像图片数据传输至数据处理模块，数据处理模块对驾驶员热成像图片数据进行处理分析，获得调节驾驶员座椅所需的驾驶员各项身体尺寸信息；所述的驾驶员坐姿角度识别系统包括由处理器构成的硬件和硬件中的程序，所述重力传感器、驾驶员身体尺寸识别系统的数据处理模块分别与驾驶员坐姿角度识别系统中硬件连接，重力传感器将采集的驾驶员体重数据传输至驾驶员坐姿角度识别系统，驾驶员身体尺寸识别系统将分析获得的驾驶员各项身体尺寸信息传输至驾驶员坐姿角度识别系统，驾驶员坐姿角度识别系统中程序根据驾驶员体重数据和驾驶员各项身体尺寸信息，来判定驾驶人的舒适坐姿角度，即建立以驾驶人的体重、上臂长度、前臂长度、小腿长度、大腿长度、躯干线长度为自变量，以躯干线与竖直方向夹角、躯干与大腿的夹角、大腿和小腿的夹角这些舒适坐姿角度主要参数为因变量的多元线性回归模型，通过多名驾驶员的大量实车座椅舒适性调节实验获取模型的回归系数；所述的驱动系统由驱动驾驶座椅前后移动、上下移动和座椅靠背角度调整的多个驱动电机组成，各个驱动电机的控制端分别接入调节控制系统，由调节控制系统控制驱动各个驱动电机；所述的调节控制系统由控制芯片构成，由调节控制系统接收驾驶员坐姿角度识别系统得到的舒适坐姿角度信息，以及由调节控制系统调用驾驶员身体尺寸识别系统得到的驾驶员各项身体尺寸信息，该舒适坐姿角度信息即指由驾驶员坐姿角度识别系统通过多元线性回归模型得到的躯干线与竖直方向夹角、躯干与大腿的夹角及大腿与小腿的夹角信息，控制芯片将驾驶员各项身体尺寸信息、舒适坐姿角度信息转换为数字信号进行数据处理，得到驾驶座椅二维调节数据和座椅靠背角度调整数据，并根据驾驶座椅二维调节数据和座椅靠背角度调整数据计算得到各个驱动电机的工作参数作为驾驶座椅调整方案，最后将驾驶座椅调整方案中工作参数转换为驱动系统中各个电机控制用的脉冲信号，各个驱动电机接收调节控制系统的脉冲信号后并对驾驶座椅进行二维调节、座椅靠背进行角度调整；所述的存储系统分别与重力传感器、驾驶员身体尺寸识别系统、调节控制系统连接，由存储系统存储重力传感器采集的驾驶员体重数据，以及驾驶员身体尺寸识别系统得到的驾驶员各项身体尺寸信息，且调节控制系统调用存储系统中驾驶员身体尺寸识别系统得到的驾驶员各项身体尺寸信息，并由存储系统存储调节控制系统得到的驾驶座椅调整方案。上述技术方案仅公开了通过重力传感器获得驾驶员的体重数据，并配合其他装置来实时调节座椅的高度、前后距离和靠背角度，将座椅调节至满足驾驶人舒适度的状态，而没有公开的特征是通过重力感应传感器调整座椅与地面始终呈固定角度，提升驾驶员乘坐舒适性。

进一步的，中国发明专利cn108698524b的说明书中公开了一种在大移位期间具有角度轨迹规划的车辆座椅，其包括座椅，支撑结构件，该支撑结构件与座椅联接并且包括致动器，该致动器配置成响应于车辆的运动而使座椅以命令角度相对于车辆的底板移动；至少一个传感器，所述至少一个传感器定位成检测车辆的运动；以及控制器，该控制器配置成接收来自所述至少一个传感器的信号，产生命令信号以指示致动器来使座椅相对于车辆的底板移动，确定该命令信号是否将使座椅超过极限，缩放该命令信号以在极限内使与车辆的运动相一致，并且基于经缩放的命令信号向致动器提供力命令以使座椅移动。上述方案虽然公开了通过底板与座椅的角度调节，对车辆的运动进行补偿，而且涉及倾斜和侧倾的补偿，但是该传感器只感知车辆运动轨迹，运算出车辆动态，且调节机构为机械结构，仅能左右调节弥补车辆侧倾姿态，无法通过调整座椅与地面始终呈固定角度，提升驾驶员乘坐舒适性。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种汽车座椅自平衡方法和自平衡的汽车座椅，其能够合理调整座椅与水平面始终呈固定角度，提升驾驶员乘坐舒适性。

本发明公开了一种汽车座椅自平衡方法，获取汽车座椅相对于水平面的倾斜角度信号并将其输送至车载控制器；车载控制器基于倾斜角度信号判断车辆行驶状态信号；车载控制器基于车辆行驶状态信号判断是否需要调节汽车座椅，当需要调节时，车载控制器基于倾斜角度信号获取座椅调节信号并将其输送至座椅调节执行器；座椅调节执行器基于调节座椅调节信号调节座椅汽车使其与水平面始终保持固定倾角。

在本发明的一种优选实施方案中，获取汽车座椅相对于水平面的倾斜角度信号的方法包括，基于汽车座椅上的重力传感器获取汽车座椅相对于水平面的倾斜角度信号。

在本发明的一种优选实施方案中，车载控制器基于倾斜角度信号判断车辆行驶状态信号的方法包括：

车载控制器将倾斜角度信号解析为横向倾角信号x和纵向倾角信号y；

车载控制器基于横向倾角信号x、纵向倾角信号y和持续时长信号t确定车辆行驶状态信号。

在本发明的一种优选实施方案中，车辆行驶状态信号包括，

车辆正常信号：纵向倾角信号-a1°≤y≤a1°；

车辆上坡信号：纵向倾角信号y＞a1°且t＞t1；

车辆下坡信号：纵向倾角信号y＜-a1°且t＞t1

车辆左侧倾信号：横向倾角信号y＞a1°且t＞t1；

车辆右侧倾信号：横向倾角信号y＜-a1°且t＞t1；

车辆上坡左侧倾信号：纵向倾角信号y＞a1°且t＞t1，横向倾角信号y＞a1°且t＞t1；

车辆上坡右侧倾信号：纵向倾角信号y＞a1°且t＞t1，横向倾角信号y＜-a1°且t＞t1；

车辆下坡左侧倾信号：纵向倾角信号y＜-a1°且t＞t1，横向倾角信号y＞a1°且t＞t1；

车辆下坡右侧倾信号：纵向倾角信号y＜-a1°且t＞t1，横向倾角信号y＜-a1°且t＞t1。

在本发明的一种优选实施方案中，当车载控制器判断车辆处于车辆正常信号时则不需要调节汽车座椅，否则，需要调节汽车座椅。

在本发明的一种优选实施方案中，所述车载控制器基于倾斜角度信号获取座椅调节信号的方法包括，

车载控制器将倾斜角度信号解析为横向倾角信号x和纵向倾角信号y；

基于横向倾角信号x和纵向倾角信号y获取用于驱动连接于座椅下端电动液压撑杆伸缩的伸缩调节信号。

在本发明的一种优选实施方案中，座椅调节执行器基于调节座椅调节信号调节座椅的方法为：

车辆上坡状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆下降；

车辆下坡状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆下降，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆举升；

车辆左侧倾状态：位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆下降；

车辆右侧倾状态：位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆下降；

车辆上坡左侧倾状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆下降；位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆下降；

车辆上坡右侧倾状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆下降；位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆下降；

车辆下坡左侧倾状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆下降，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆举升；位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆下降；

车辆下坡右侧倾状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆下降，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆举升；位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆下降。

本发明还公开了一种自平衡的汽车座椅，其包括车身地板，所述车身地板上安装由座椅，所述座椅包括用于连接车身地板的下底座和安装于所述下底座上的上座椅，所述下底座和所述上座椅之间加工有安装腔室，所述安装腔室内设置有用于监测座椅相对于水平面倾角的角度监测单元和用于驱动调节座椅使其相对于水平面平行的运动执行单元，所述角度监测单元、所述运动执行单元均与车载控制器电连接。

在本发明的一种优选实施方案中，所述角度监测单元包括两个重力传感器，两个重力传感器正交设置于所述上座椅上，两个重力传感器的中心相对于所述上座椅的中心上下对称布置。

在本发明的一种优选实施方案中，所述运动执行单元包括四个电动液压撑杆，每个电动液压撑杆的一端与所述上座椅的下端面通过球铰链连接、另一端与所述下底座的下端面通过球铰链连接。

在本发明的一种优选实施方案中，四个电动液压撑杆的对称中心与上座椅的对称中心重合。

在本发明的一种优选实施方案中，所述安装腔室内设置有用于将角度监测单元输入的角度信号转换为输出至运动执行单元直线信号的座椅控制器。

本发明的有益效果是：本发明通过在驾驶员座椅上部增加重力感应传感器采集的座椅实时信号，并通过该信号调整座椅与地面始终呈固定角度(可以为平行)，从而有效地提升了驾驶员乘坐舒适性；本发明基于重力传感器获取汽车座椅相对于水平面的倾斜角度信号具有结构简单、精度高、稳定好的优点；进一步的，本发明采用电动液压撑杆作为执行单元不仅结构简单，而且具有响应速度快的优点；进一步的，本发明公开的自平衡的汽车座椅结构便于加工装配，且不占用车内空间，因为其结构全部集成于汽车座椅内部；进一步的，本发明通过选用2个两个重力传感器作为角度监测单元，且保证2个重力传感器正交设置于所述上座椅上，两个重力传感器的中心相对于所述上座椅的中心上下对称布置，使得对座椅的角度监测更加精确；进一步的，本发明通过选用四个电动液压撑杆作为运动执行单元，且使得每个电动液压撑杆的一端与所述上座椅的下端面通过球铰链连接、另一端与所述下底座的下端面通过球铰链连接，使得其可以实现各种工况的调节，提高了其通用性；进一步的，本发明在安装腔室内设置有用于将角度监测单元输入的角度信号转换为输出至运动执行单元直线信号的座椅控制器，从而可以省略角度监测单元、运动执行单元与车载控制器电的通讯。

附图说明

图1是本发明一种自平衡的汽车座椅的示意图；

图2是本发明一种汽车座椅自平衡方法的流程示意图；

图3是本发明一种自平衡的汽车座椅的四个电动液压撑杆布置示意图；

图4是本发明一种自平衡的汽车座椅的主视示意图；

图5是本发明一种自平衡的汽车座椅侧视示意图；

图中：a-第一电动液压撑杆，b-第二电动液压撑杆，c-第三电动液压撑杆，d-第四电动液压撑杆，1-下底座，2-上座椅，3-重力传感器，4-电动液压撑杆。

具体实施方式

下面通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种汽车座椅自平衡方法，获取汽车座椅相对于水平面的倾斜角度信号并将其输送至车载控制器；车载控制器基于倾斜角度信号判断车辆行驶状态信号；车载控制器基于车辆行驶状态信号判断是否需要调节汽车座椅，当需要调节时，车载控制器基于倾斜角度信号获取座椅调节信号并将其输送至座椅调节执行器；座椅调节执行器基于调节座椅调节信号调节座椅汽车使其与水平面始终保持固定倾角。

在本发明的一种优选实施方案中，获取汽车座椅相对于水平面的倾斜角度信号的方法包括，基于汽车座椅内的重力传感器获取汽车座椅相对于水平面的倾斜角度信号。

在本发明的一种优选实施方案中，车载控制器基于倾斜角度信号判断车辆行驶状态信号的方法包括：

车载控制器将倾斜角度信号解析为横向倾角信号x和纵向倾角信号y；

车载控制器基于横向倾角信号x、纵向倾角信号y和持续时长信号t确定车辆行驶状态信号。

在本发明的一种优选实施方案中，车辆行驶状态信号包括，

车辆正常信号：纵向倾角信号-a1°≤y≤a1°；

车辆上坡信号：纵向倾角信号y＞a1°且t＞t1；

车辆下坡信号：纵向倾角信号y＜-a1°且t＞t1

车辆左侧倾信号：横向倾角信号y＞a1°且t＞t1；

车辆右侧倾信号：横向倾角信号y＜-a1°且t＞t1；

车辆上坡左侧倾信号：纵向倾角信号y＞a1°且t＞t1，横向倾角信号y＞a1°且t＞t1；

车辆上坡右侧倾信号：纵向倾角信号y＞a1°且t＞t1，横向倾角信号y＜-a1°且t＞t1；

车辆下坡左侧倾信号：纵向倾角信号y＜-a1°且t＞t1，横向倾角信号y＞a1°且t＞t1；

车辆下坡右侧倾信号：纵向倾角信号y＜-a1°且t＞t1，横向倾角信号y＜-a1°且t＞t1。

在本发明的一种优选实施方案中，当车载控制器判断车辆处于车辆正常信号时则不需要调节汽车座椅，否则，需要调节汽车座椅。

在本发明的一种优选实施方案中，所述车载控制器基于倾斜角度信号获取座椅调节信号的方法包括，

车载控制器将倾斜角度信号解析为横向倾角信号x和纵向倾角信号y；

基于横向倾角信号x和纵向倾角信号y获取用于驱动连接于座椅下端电动液压撑杆伸缩的伸缩调节信号。

在本发明的一种优选实施方案中，座椅调节执行器基于调节座椅调节信号调节座椅的方法为：

车辆上坡状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆下降；

车辆下坡状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆下降，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆举升；

车辆左侧倾状态：位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆下降；

车辆右侧倾状态：位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆下降；

车辆上坡左侧倾状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆下降；位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆下降；

车辆上坡右侧倾状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆下降；位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆下降；

车辆下坡左侧倾状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆下降，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆举升；位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆下降；

车辆下坡右侧倾状态：位于汽车座椅行进方向后端的两个电动液压撑杆下降，位于汽车座椅行进方向前端的两个电动液压撑杆举升；位于汽车座椅行进方向右侧的两个电动液压撑杆举升，位于汽车座椅行进方向左侧的两个电动液压撑杆下降。

本发明还公开了一种自平衡的汽车座椅，其包括车身地板，车身地板上安装由座椅，座椅包括用于连接车身地板的下底座1和安装于下底座1上的上座椅2，、下底座1和上座椅2之间加工有安装腔室，安装腔室内设置有用于监测座椅相对于水平面倾角的角度监测单元和用于驱动调节座椅使其相对于水平面平行的运动执行单元，角度监测单元、运动执行单元均与车载控制器电连接。

优选地，角度监测单元包括两个重力传感器3，两个重力传感器3正交设置于上座椅2上，两个重力传感器3的中心相对于上座椅2的中心上下对称布置。

优选地，运动执行单元包括四个电动液压撑杆4，每个电动液压撑杆4的一端与上座椅2的下端面通过球铰链连接、另一端与下底座1的下端面通过球铰链连接。

优选地，四个电动液压撑杆4的对称中心与上座椅2的对称中心重合。

优选地，安装腔室内设置有用于将角度监测单元输入的角度信号转换为输出至运动执行单元直线信号的座椅控制器，角度监测单元、运动执行单元均与座椅控制器电连接。

在本发明的一种优选实施方案中，重力传感器为两个，两个重力传感器安装在座椅支架上，靠近座椅电动调节控制器的位置，与座椅电动调节控制器通过线束电连接，采集实时的水平位置，赋予5°的公差。

需要指出，重力传感器作为现有技术是一种能够将运动或重力转换为电信号的传感器。本发明采用的重力传感器的质量块由于受到重力加速度g在倾斜方向上的分量的作用产生偏移，使重力传感器的输出电压发生变化，求得平面某一方向上的倾斜角。将两个重力传感器正交放置在平台中心，根据这两个方向上的倾斜角可以确定出平台的横向倾角和纵向倾角。

在本发明的一种优选实施方案中，四个电动液压撑杆4围成一长方形状。电动液压撑杆4的协同运动实现上座椅2的角度调节，电动液压撑杆两端均配有安装孔。因考虑到需四个方向实现自平衡上坡、下坡、左弯道、右弯道，因此需要四处撑杆，两两配合举升，进而实现四个方向的角度调节，电动液压撑杆通过四根线束与控制器电连接，接收控制器发出的信号，并实现调节，调节后使驾驶员始终与地面水平，提升乘坐舒适性(最优技术方案，需要指出，三个电动液压撑杆4或者4个电动液压撑杆4的系统运动本发明也可以实现，因为球铰链的存在使得本发明下底座1、上座椅2和电动液压撑杆4始终构成一个六面体)。

本发明的一个实施例的具体实施方式见下述指令表

座椅下面调节机构布置及实现指令：

控制器发出上述软件指令，传输给4个电动液压撑杆，即可实现全新的自平衡功能，大大提升了驾驶员的乘坐舒适性，并且对驾驶员在上下坡的视野有益。

根据人机工程，95％的人体重量为78kg，座椅重量为50kg，计算可得出总重力128x9.8＝1254n，四根撑杆，考虑耐久性，负载不超过30％，建议选择类似如下参数的电动液压撑杆。

人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。