一种针对电动汽车急加速过程的防眩晕方法及系统

本发明属于智能交通技术设备领域，尤其涉及一种针对电动汽车急加速过程的防眩晕方法及系统。

背景技术：

1、随着经济的发展，电动汽车的市场保有量在快速升高，越来越多的人乘坐电动汽车出行，根据社会问卷调查统计，有六成以上在乘坐电动汽车急加速过程中会产生眩晕的现象。

2、晕车会导致驾驶人及乘员呕吐、头晕、注意力无法集中等影响身体健康的症状，过于严重的晕车会导致丧失认知能力，极大的影响了驾驶安全性及乘车舒适性。由于电动汽车的普及，由晕车导致事故的概率更大，会造成巨大的人员伤亡和经济损失。

3、目前尚无一种方法简单高效、对身体健康无影响的方法能够完全解决乘坐电动汽车急加速过程中眩晕的问题。

4、导致眩晕产生的原因主要是人体感受器与前庭感受器通过人体中枢神经传递给大脑的信号不一致。

5、中国专利cn 202222612273.4提出了“一种防晕车眼镜”通过驾驶时佩戴该眼镜，减轻眩晕症状。进一步地，中国专利cn 201810109052.0提出了“一种防晕车的vr设备”通过虛拟相机采集图像，结合陀螺仪显示出与人眼感受到的运动状况相符的画面解决晕车。还有一些专利，通过重新设计座椅的方式，例如中国专利cn 202121199403.5“防晕车的座椅姿态调整系统”当车辆本体发生震动时，座椅可以做出相应的调节，维持姿态稳定避免乘客由于振动产生晕车的现象。但是上述专利有三点没有考虑到：第一，佩戴眼镜驾车时，当车辆发生事故后，眼镜会对身体造成二次伤害，并且佩戴不便影响驾驶体验。第二，对于类似的vr设备，安装过于复杂繁琐，并不适合大规模车型安装。第三，防晕车装置存在占用空间较大，维护成本过高。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种针对电动汽车急加速过程的防眩晕方法及系统，以缓解驾乘电动汽车时产生眩晕，提升乘车体验和驾驶安全性。

2、为实现上述目的，本发明的一种针对电动汽车急加速过程的防眩晕方法及系统的具体技术方案如下：

3、一种针对电动汽车急加速过程的防眩晕的方法，包括以下步骤：

4、通过获取加速踏板上的压力传感器运行参数、车辆基本参数及运行参数，确定驾驶特征值，再由驾驶特征值确定音响系统模块的播放参数；所述加速踏板上的压力传感器运行参数为驾驶人对加速踏板所施加的压力值；所述车辆运行参数包括车速和电机转速；所述驾驶特征值是指车辆在加速时的加速度变化率以及加速度的大小；通过判断所述驾驶特征值并结合模拟声音的匹配策略来确定音响系统模块的播放参数；所述音响系统模块的播放参数包括声音强度和音频数据；

5、所述模拟声音匹配策略是结合加速踏板力学模型和车辆动力学模型进行修正；

6、当选择大排量燃油车的模拟声音时，在同样踏板开度和压力值下，播放出的燃油车模拟声音强度要比小排量燃油车的模拟声音强度更大；

7、在检测出压力值增大时，提高音响的声音强度；反之，在检测出压力值减小时，减弱音响的声音强度。

8、在测出压力值不变，但电机转速和车辆速度仍提高时，提高音响的声音强度。

9、进一步，所述模拟声音的匹配策略为：

10、将加速的声音样本每隔δfp匹配一个声音样本，加速踏板开度为零时踏板上所受的力fmin，加速踏板开度为最大时踏板上所受的力fmax，fmin到fmax的区间上匹配有n个声音样本，所以加速踏板上压力匹配的间隔值δfp为：

11、δfp＝(δfmax-δfmin)/n    (1)

12、式中，δfp为加速踏板上压力匹配的间隔值；fmax为加速踏板开度最大时踏板上所受的力；fmin为加速踏板开度为零时踏板上所受的力；n为声音样本个数；

13、所述声音样本为采集的燃油车加速过程模拟声音，采集在加速踏板压力值fmin到fmax范围内的燃油车模拟加速声音，将该声音样本分成n段，每段对应每个间隔值δfp；

14、根据不同车辆加速踏板弹簧刚度ks、摩擦系数kc、kn、转动惯量ip、踏板开度θp来重新调整δfp与声音样本的对应关系来完成其匹配策略，如式(2)：

15、

16、式中，kn为粘性摩擦系数；kc为库伦摩擦系数；ks为弹簧的扭转刚度；ip为连杆绕o转动时的转动惯量；θs为扭转弹簧初始开口角度，设定未踩踏板时踏板转角为θp1，扭转弹簧初始开口角度等于踏板转角所以θs＝θp1，令θq＝θp-θp1，θa为压力方向与踏板的夹角；fn为踏板压力值大小；

17、为了更好的完善加速声音与车辆行驶状态的匹配，利用车辆动力学模型计算发动机排量与车辆加速度的关系，如式(3)和式(4)：

18、p＝∑fva＝mg(fcosα+sinα)va+δm dv/dt va+cd aρ/2(va+vf)2    (3)

19、

20、式中，pe为发动机有效功率；i为气缸数；vs为每缸的工作容积；ρair为进气密度；φc为充量系数；hu为所用燃料的低热值；ηe为有效热效率；l0为化学计量空燃比；φa为过量空气系数；n为转速；τ为发动机冲程；vl为发动机排量；va为车速；vf为风速；cd为无因次的空气阻力系数；ρ＝1.2258ns2m-4；m为汽车质量；g为重力加速度；α为坡度角；

21、通过以上对应关系，利用车辆动力学模型计算出发动机排量与车辆加速度之间的关系，根据不同品牌燃油车的排量来计算该车辆的加速度，以及达到目标加速度所用的时间。车辆内置加速度传感器测量车辆当前加速度，当选择大排量燃油车的模拟声音时，在同样踏板开度和压力值下，达到目标加速度的时间越短，并且播放出的燃油车模拟声音强度要比小排量燃油车的模拟声音强度更大。

22、当驾驶者突然重踩加速踏板时，主机结合压力传感器数值判定处于何间隔值δfp及踏板开度确定现在的驾驶特征值，并通过该驾驶特征值找到对应的该δfp和踏板开度值下电动汽车的目标加速度，并通过车辆内置的三轴加速度传感器检测车辆加速度，在车辆加速度未达到目标加速度前，结合不同δfp下与不同加速声音的匹配策略，提前播放出对应该段的燃油车加速时模拟声音样本，以此来达到预警驾乘人员车辆将要加速从而起到防眩晕的目的。

23、本发明还提供了一种针对电动汽车急加速过程防止眩晕的系统，包括压力感应模块，音响系统模块和车辆行驶参数模块：车辆行驶参数模块包括主机、三轴加速度传感器、电机转速传感器和第一备用电源；

24、主机与压力感应模块、三轴加速度传感器、电机转速传感器、第一备用电源、音响系统模块电性连接；

25、三轴加速度传感器和电机转速传感器数量均为一个，设置在电动汽车电机舱内；

26、压力感应模块包括压力传感器和加速踏板；加速踏板包括连杆、底座、踏板盖板，连杆靠近操作者脚部的位置固定连接底座，底座朝向操作者的一面安装有踏板盖板，底座和踏板盖板之间排布设置多个压力传感器。

27、进一步，所述音响系统模块包括主机、音频解码元件、信号处理元件、音频调节元件、车内音响和第二备用电源；

28、音频解码元件与音频储存卡相连；音频解码元件与信号处理元件相连；音频解码元件与主机数据连接；信号处理元件与音频调节元件连接；音频调节元件与车内音响相连；

29、音频解码元件对音频储存卡内的音频数据进行解码，并将数据传送到信号处理元件；

30、信号处理元件将经过解码后的音频信号转化成数字信号传递给音频调节元件。

31、进一步，还包括防晕车模式键启动键、防晕车模式强度键和自定义音频键；所述防晕车模式键启动键、防晕车模式强度键和自定义音频键的按键输出端均与音频调节元件相连。

32、本发明的一种针对电动汽车急加速过程的防眩晕方法及系统具有以下优点：

33、本发明设计了一种针对电动汽车急加速过程防止眩晕的方法，考虑到传统乘车防止眩晕方法的限制性，例如：占用空间过大、安装过于复杂、影响驾驶体验及身体健康等缺点。该方法的自主发声模式能够在车辆将要加速前实现自主播放模拟声音，并根据车辆运行参数自动调节声音强度，使人员预知车辆将要加速并做好准备，因为预先准备可以很大程度上的减弱眩晕的产生，解决了现有技术的缺点。

34、本发明利用三轴加速度传感器和电机转速传感器收集车辆运行参数，传感器输出端与主机输入端数据连接；同时音频解码单元对音频储存卡中的音频数据进行解码将信号传递至信号处理单元，信号处理单元将信号转换成数字信息传递至音频调节元件，最后通过车内音响播放出燃油车加速时的模拟声音。

35、本发明同时又能适应各种环境、路况、车型条件、且能根据用户喜好自由定义调节音量强度或不同品牌燃油车的驾驶声音来提升驾驶乐趣，适应更多人群便于更好的推广该发明，同时缓解驾乘人员晕车症状，对提升驾驶体验感和行车安全有着重要作用。