磁悬浮装置、磁悬浮装置的悬浮控制方法、车辆和存储介质与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种磁悬浮装置、磁悬浮装置的悬浮控制方法、车辆和存储介质。


背景技术：

2.随着科技的发展，人们对车辆的智能化、交互方式及车内科技感的要求越来越高，磁悬浮技术在车内的应用也逐渐伸出，逐渐出现磁悬浮音箱、磁悬浮交互球等多种集感官和功能于一体的产品。
3.在相关技术中，应用于车内的磁悬浮产品不能实现无辅助机构的自动悬浮，并且在车辆复杂的运行工况下，也无法维持悬浮的稳定性，用户体验较差。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种车载磁悬浮装置，该车载磁悬浮装置可以实现自动悬浮，并且悬浮稳定性较佳。
5.本发明进一步地提出了一种车载磁悬浮装置的悬浮控制方法。
6.本发明进一步地提出了一种车辆。
7.本发明进一步地提出了一种计算机可读存储介质。
8.根据本发明实施例的车载磁悬浮装置，包括：悬浮底座，所述悬浮底座包括控制悬浮磁铁；悬浮件，所述悬浮件设置于所述悬浮底座的上方，所述悬浮件内设置有永磁铁、陀螺仪和位移传感器，所述控制悬浮磁铁驱动所述永磁铁向上悬浮，所述位移传感器用于检测所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移趋向，所述陀螺仪用于检测所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移角度；悬浮控制器，所述陀螺仪、所述位移传感器和所述控制悬浮磁铁均与所述悬浮控制器电连接。
9.由此，通过将陀螺仪、位移传感器和控制悬浮磁铁均与悬浮控制器电连接，悬浮控制器可以根据陀螺仪和位移传感器实时检测的数据，实时地调整控制悬浮磁铁的磁力，从而使悬浮件悬浮地更加稳定，进而可以提升用户在使用车辆时对悬浮件的使用体验。
10.在本发明的一些实施例中，所述悬浮控制器包括数据/信号接收模块、数据算法模块、功率算法模块、控制模块和发送模块，所述数据/信号接收模块、所述数据算法模块、所述功率算法模块、所述控制模块和所述发送模块相互电连接，所述数据/信号接收模块分别与所述陀螺仪和所述位移传感器电连接，所述发送模块与所述控制悬浮磁铁电连接。
11.根据本发明实施例的车载磁悬浮装置的悬浮控制方法，应用于所述悬浮控制器，包括以下步骤：判断车辆的状态；在判断所述车辆在正常行驶时，接收所述车辆行驶状态信号，以及接收所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号；根据所述车辆行驶状态信号和所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号，计算出所述控制悬浮磁铁调整所述悬浮件位置所需能量，将所述控制悬浮磁铁调整所述悬浮件位置所需能量的信号发送至所述控制悬浮磁铁；根据所述控制悬浮磁铁调整所述悬浮件位置所需能量的信号，控制所述控制悬浮磁铁
调整自身的磁力，直至所述悬浮件悬浮至正确位置。
12.在本发明的一些实施例中，在所述的根据所述车辆行驶状态信号和所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号，计算出所述控制悬浮磁铁调整所述悬浮件位置所需能量，将所述控制悬浮磁铁调整所述悬浮件位置所需能量的信号发送至所述控制悬浮磁铁的步骤中，还包括以下步骤：根据所述车辆行驶状态信号和所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号，计算出所述悬浮件的偏移趋向和偏移角度；根据所述悬浮件的偏移趋向和偏移角度，计算出所述控制悬浮磁铁调整所述悬浮件位置所需的磁力大小和磁力调整区域；根据所述控制悬浮磁铁调整所述悬浮件位置所需的磁力大小和磁力调整区域，计算出所述控制悬浮磁铁调整所述悬浮件位置所需能量。
13.在本发明的一些实施例中，所述的根据所述车辆行驶状态信号和所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号，计算出所述控制悬浮磁铁调整所述悬浮件位置所需能量，将所述控制悬浮磁铁调整所述悬浮件位置所需能量的信号发送至所述控制悬浮磁铁的步骤中，还包括以下步骤：判断磁力调整区域是否超出可控范围：若所述磁力调整区域超出可控范围，控制所述控制悬浮磁铁调整自身的磁力，直至所述悬浮件吸附于所述悬浮底座。
14.在本发明的一些实施例中，在所述车辆在正常行驶时，接收所述车辆行驶状态信号，以及接收所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号的步骤中，所述车辆行驶状态信号包括发动机转速信号、车速信号、油门踏板开度信号、转向角度信号中的至少一种，所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号包括所述悬浮件角度偏移信号和所述悬浮件位移偏移信号中的至少一种。
15.在本发明的一些实施例中，所述的判断车辆的状态的步骤包括：判断所述车辆电源开启且所述车辆静止时，接收所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号。
16.在本发明的一些实施例中，所述的当所述车辆电源开启且所述车辆静止时，接收所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号的步骤包括：根据所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号，识别出所述悬浮件的水平偏移角度和重心偏移位置；根据所述悬浮件的水平偏移角度和重心偏移位置，计算出所述控制悬浮磁铁驱动所述悬浮件悬浮所需的磁力大小和磁力调整区域；根据所述控制悬浮磁铁驱动所述悬浮件悬浮所需的磁力大小和磁力调整区域，计算出所述控制悬浮磁铁驱动所述悬浮件悬浮所需能量。
17.在本发明的一些实施例中，所述的当所述车辆电源开启且所述车辆静止时，所述悬浮控制器接收所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号的步骤中，所述悬浮件相对所述悬浮底座的偏移信号为角度偏移信号。
18.根据本发明实施例的车辆，包括：处理器、存储器，以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的车载磁悬浮装置的悬浮控制程序，所述车载磁悬浮装置的悬浮控制程序被所述处理器执行时实现如以上所述的车载磁悬浮装置的悬浮控制方法。
19.根据本发明实施例的可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有车载磁悬浮装置的悬浮控制程序，所述车载磁悬浮装置的悬浮控制程序被所述处理器执行时实现如以上所述的车载磁悬浮装置的悬浮控制方法。
20.本发明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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是根据本发明实施例的车载磁悬浮装置的示意图；
23.图2是根据本发明实施例的车载磁悬浮装置的结构示意图；
24.图3是根据本发明实施例的车载磁悬浮装置的悬浮控制方法的流程图；
25.图4是根据本发明实施例的步骤s3的流程图；
26.图5是根据本发明实施例的步骤s5的流程图。
27.附图标记：
28.100、车载磁悬浮装置；
29.10、悬浮底座；11、控制悬浮磁铁；111、主控制悬浮磁铁；112、副控制悬浮磁铁；20、悬浮件；30、悬浮控制器。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
31.下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的车载磁悬浮装置100，该车载磁悬浮装置100可以采用车载磁悬浮装置100的控制方法，该车载磁悬浮装置100的控制方法可以应用于车辆。
32.结合图1和图2所示，根据本发明实施例的车载磁悬浮装置100可以主要包括：悬浮底座10、悬浮件20和悬浮控制器30，其中，悬浮件20设置于悬浮底座10的上方，悬浮底座10可以包括控制悬浮磁铁11，悬浮件20内设置有永磁铁、陀螺仪和位移传感器，控制悬浮磁铁11驱动永磁铁向上悬浮，位移传感器用于检测悬浮件20相对悬浮底座10的偏移趋向，陀螺仪用于检测悬浮件20相对悬浮底座10的偏移角度；陀螺仪、位移传感器、控制悬浮磁铁11均与悬浮控制器30电连接。
33.具体地，将悬浮件20设置于悬浮底座10的上方，悬浮底座10可以主要包括控制悬浮磁铁11，悬浮件20内设置有永磁铁，这样通过永磁铁与控制悬浮磁铁11之间磁性相斥的原理，控制悬浮磁铁11驱动永磁铁向上悬浮，使悬浮件20悬浮于悬浮底座10的上方，从而实现车载磁悬浮装置100的悬浮功能，提高车载磁悬浮装置100的科技感和精致感，提升用户的使用体验。
34.其中，控制悬浮磁铁11可以包括主控制悬浮磁铁111和多个副控制悬浮磁铁112，多个副控制悬浮磁铁112周向环绕设置于主控制悬浮磁铁111的外侧，主控制悬浮磁铁111对永磁铁有向上的磁力，多个副控制悬浮磁铁112对永磁铁有倾斜向上的磁力，这样主控制悬浮磁铁111和副控制悬浮磁铁112可以共同驱动永磁铁的悬浮，可以进一步地提升悬浮件20悬浮于悬浮底座10上方的稳定性，防止悬浮件20在外力作用下自悬浮底座10上方脱落，进一步地提升车载磁悬浮装置100的可靠性。
35.进一步地，尽管车载磁悬浮装置100具有一定的悬浮稳定性，但是其悬浮稳定性对环境稳定性的要求较为严苛，在车辆不同的行驶状态，如急加速/减速、转向，或者在复杂且颠簸的路面行驶等，都会影响悬浮件20悬浮于悬浮底座10上方的稳定性，使悬浮件20产生
偏移，甚至从悬浮底座10上方脱落，通过在悬浮件20还设置陀螺仪和位移传感器，这样位移传感器可以检测悬浮件20相对悬浮底座10的偏移趋向，陀螺仪可以检测悬浮件20相对悬浮底座10的偏移角度，通过设置悬浮控制器30，将陀螺仪、位移传感器和控制悬浮磁铁11均与悬浮控制器30电连接，这样陀螺仪和位移传感器的检测数据可以传递至悬浮控制器30，悬浮控制器30可以根据检测数据调节控制悬浮磁铁11内的能量，实现对控制悬浮磁铁11的磁力大小的调整，不仅可以实现车载磁悬浮装置100的自动悬浮，而且可以实时调整悬浮底座10的磁力大小，提升车辆行车过程中的车载磁悬浮装置100的稳定性，避免悬浮件20脱离悬浮底座10，提升用户的使用体验，提升车载磁悬浮装置100的安全性。
36.由此，通过将陀螺仪、位移传感器和控制悬浮磁铁11均与悬浮控制器30电连接，悬浮控制器30可以根据陀螺仪和位移传感器实时检测的数据，实时地调整控制悬浮磁铁11的磁力，从而使悬浮件20悬浮地更加稳定，进而可以提升用户在使用车辆时对悬浮件20的使用体验。
37.结合图2所示，悬浮控制器30可以主要包括：数据/信号接收模块、数据算法模块、功率算法模块、控制模块和发送模块，数据/信号接收模块、数据算法模块、功率算法模块、控制模块和发送模块相互电连接，数据/信号接收模块分别与陀螺仪和位移传感器电连接，发送模块与控制悬浮磁铁11电连接。具体地，通过将数据/信号接收模块、数据算法模块、功率算法模块、控制模块和发送模块相互连接，这样数据或信号可以依次经过数据/信号接收模块、数据算法模块、功率算法模块、控制模块的处理传递至发送模块，实现数据或信号在悬浮控制器30内的传递，保证悬浮控制器30的正常工作。
38.进一步地，将数据/信号接收模块分别与陀螺仪和位移传感器电连接，将发送模块与控制悬浮磁铁11电连接，这样首先数据/信号接收模块在车辆行驶状态信号的前提下，可以接收陀螺仪和位移传感器检测到的悬浮件20相对悬浮底座10的偏移角度信号和偏移趋向信号，然后数据算法模块可以识别并计算出悬浮物的偏移角度和偏移趋向，功率算法模块可以计算得出应对偏移所需要的能量信号，控制模块可以对应识别并匹配能量信号与磁力调整大小及相应的磁力调整区域，生成控制命令，最后发送模块可以将生成的控制命令传送至悬浮底座10，从而可以调节悬浮底座10的磁力大小，实现悬浮控制器30对悬浮件20相对悬浮底座10偏移角度和偏移趋势的控制与调整，使悬浮控制器30对悬浮件20相对悬浮底座10偏移角度和偏移趋势的控制与调整更加简单可靠。
39.结合图2所示，根据本发明实施例的车载磁悬浮装置100的控制方法可以应用于悬浮控制器30，控制方法可以主要包括以下步骤：
40.s1、判断车辆的状态；
41.s2、在判断车辆在正常行驶时，接收车辆行驶状态信号，以及接收悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号；
42.s3、根据车辆行驶状态信号和悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号，计算出控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量，将控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量的信号发送至控制悬浮磁铁11；
43.s4、根据控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量的信号，控制控制悬浮磁铁11调整自身的磁力，直至悬浮件20悬浮至正确位置。
44.具体地，为实现车载磁悬浮装置100的悬浮控制，悬浮控制器30需要首先判断车辆
的状态，并且根据车辆的状态启动不同的工作模式。当悬浮控制器30判断车辆在正常行驶时，考虑到车辆的不同行驶状态以及行驶地面，车辆在正常行驶中可能会出现晃动或者偏移的情况，悬浮件20可能会相对悬浮底座10偏移甚至脱离，通过使悬浮控制器30的数据/信号接收模块接收车辆行驶状态信号以及悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号，然后使悬浮控制器30的数据算法模块和功率算法模块计算出控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量，并且将控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量的信号通过发送模块发送至控制悬浮磁铁11，这样可以根据控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量的信号，对控制悬浮磁铁11的磁力进行调整，并且通过不断的调节和反馈，直至悬浮件20悬浮至悬浮底座10上方的正确位置，从而可以保证悬浮件20在车辆行车过程中的悬浮稳定性。其中，控制悬浮磁铁11调节悬浮件20位置所需的能量可以为电流。
45.进一步地，结合图4所示，s3可以包括以下步骤：
46.s3-1、根据车辆行驶状态信号和悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号，计算出悬浮件20的偏移趋向和偏移角度；
47.s3-2、根据悬浮件20的偏移趋向和偏移角度，计算出控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需的磁力大小和磁力调整区域；
48.s3-3、根据控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需的磁力大小和磁力调整区域，计算出控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量。
49.具体地，在根据车辆行驶状态信号和悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号，计算出控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量，将控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量的信号发送至控制悬浮磁铁11时，可以首先通过悬浮控制器30的数据算法模块对接收到的车辆行驶状态信号和对接收到的悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号进行识别和计算，得出悬浮件20在车辆行驶状态影响下的相对悬浮底座10的偏移趋向和偏移角度，通过悬浮控制器30的数据算法模块计算出控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需的磁力大小和磁力调整区域，再通过悬浮控制器30的功率算法模块对接收的控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需的磁力大小和磁力调整区域进行识别和计算，得到控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量，从而使悬浮控制器30可以根据车辆行驶状态信号和悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号，准确高效地计算出控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量，从而保证对车载磁悬浮装置100的悬浮控制。
50.进一步地，结合图4所示，s3还可以包括以下步骤：
51.s3-4、判断磁力调整区域是否超出可控范围：：
52.s3-5、若磁力调整区域超出可控范围，控制控制悬浮磁铁11调整自身的磁力，直至悬浮件20吸附于悬浮底座10。
53.具体地，在根据车辆行驶状态信号和悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号，计算出控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量，将控制悬浮磁铁11调整悬浮件20位置所需能量的信号发送至控制悬浮磁铁11时，悬浮控制器30可以通过调整控制悬浮磁铁11内的能量大小实现对控制悬浮磁铁11的磁力的调整，进而保证悬浮件20稳定悬浮于悬浮底座10上，但是考虑到存在悬浮件20相对悬浮底座10的偏移角度和偏移趋向较大，悬浮底座10的磁力调整区域超出可控范围的情况，因此需要使悬浮控制器30首先对磁力调整区域是否超出可控范围进行判断，若磁力调整区域超出可控范围，功率算法模块输出强制吸附信号，使
悬浮件20直接吸附于悬浮底座10上，实现车载磁悬浮装置100在超出可控状态下的紧急吸附，防止悬浮件20脱离悬浮底座10，对用户或者车辆内结构造成伤害，可以提升车载磁悬浮装置100的可靠性和安全性。
54.进一步地。s2中，车辆行驶状态信号可以主要包括发动机转速信号、车速信号、油门踏板开度信号、转向角度信号中的至少一种，悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号包括悬浮件20角度偏移信号和悬浮件20位移偏移信号中的至少一种，这样可以对车辆的行驶状态进行多方位的识别和分析，并且可以对悬浮件20相对悬浮底座10的偏移的角度和/或位移进行识别和分析，从而通过结合车辆行驶状态信号和悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号，实现对悬浮件20相对悬浮底座10的偏移状态的准确且全面的识别和判断，提升在车辆正常行驶时，悬浮控制器30对车载磁悬浮装置100的悬浮状态的调节可靠性。
55.结合图3所示，s1还可以主要包括：s5、判断车辆电源开启并且车辆静止时，接收悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号。具体地，为实现车载磁悬浮装置100的悬浮控制，悬浮控制器30需要首先判断车辆的状态，并且根据车辆的状态启动不同的工作模式。当车辆电源开启并且车辆处于静止状态时，车辆的行驶状态不会对悬浮件20的运动趋势产生影响，此时只需要使悬浮控制器30对应接收悬浮件20相对悬浮底座10偏移信号，使悬浮控制器30根据接收到的悬浮控制件相对悬浮底座10的偏移信号，控制悬浮底座10的磁力大小，这样悬浮物就可以自动悬浮于悬浮底座10上，并且保持悬浮稳定性，无需用户手动控制，可以提升用户的使用体验。
56.进一步地，结合图5所示，s5可以主要包括：
57.s5-1、根据悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号，识别出悬浮件20的水平偏移角度和重心偏移位置；
58.s5-2、根据悬浮件20的水平偏移角度和重心偏移位置，计算出控制悬浮磁铁11驱动悬浮件20悬浮所需的磁力大小和磁力调整区域；
59.s5-3、根据控制悬浮磁铁11驱动悬浮件20悬浮所需的磁力大小和磁力调整区域，计算出控制悬浮磁铁11驱动悬浮件20悬浮所需能量。
60.具体地，在当车辆电源开启并且车辆静止，悬浮控制器30接收悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号时，首先通过数据算法模块对接收到的悬浮底座10的偏移信号进行识别和计算，得出悬浮件20的水平偏移角度和重心偏移位置，然后数据算法模块可以根据悬浮件20的水平偏移角度和重心偏移位置，计算出控制悬浮磁铁11驱动悬浮件20悬浮所需的磁力大小和磁力调整区域，再通过功率算法模块根据控制悬浮磁铁11驱动悬浮件20悬浮所需的磁力大小和磁力调整区域，计算出控制悬浮磁铁11驱动悬浮件20悬浮所需能量，并进一步地将能量信号传递至控制模块和发送模块，从而方便磁悬浮底座10接收并执行控制模块和发送模块发出的指令，实现悬浮控制器30控制悬浮件20相对悬浮底座10的自动浮起。
61.进一步地，s5中，悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号为角度偏移信号。具体地，车辆电源开启并且车辆处于静止状态时，由于车辆的可能静止停于平面上，也可能静止停于斜坡面上，通过将当车辆电源开启并且车辆静止时，悬浮控制器30接收悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号设置为角度偏移信号，角度偏移信号可以由陀螺仪检测所得，从而使悬浮件20相对悬浮底座10的偏移信号的获取更加准确全面。其中，悬浮控制器30可以为车辆上的整车控制器、发动机控制器、变速箱控制器、中控仪表台控制器和电控悬架控制器中
的至少一种，在车辆正常行驶时，整车控制器，发动机控制器、变速箱控制器、中控仪表台控制器，电控悬架控制器都将实时地获取车辆的工况，来对自身所控制的部件进行相对应的调整，从而使所控制的部件的工作适应车辆在不同环境下的形式，在此过程中，整车控制器，发动机控制器、变速箱控制器、中控仪表台控制器和电控悬架控制器还将获取悬浮件20的偏移情况，这样可以充分利用车辆上原有的控制器来对悬浮件20进行控制，可以优化车辆的结构设计，以及可以简化车辆的结构。
62.根据本发明实施例的车辆可以主要包括：处理器、存储器，以及存储在存储器上并可在处理器上运行的车载磁悬浮装置100的悬浮控制程序，车载磁悬浮装置100的悬浮控制程序被处理器执行时实现如上述发明实施例的车载磁悬浮装置100的悬浮控制方法，如此，将存储在存储器上的车载磁悬浮装置100的悬浮控制程序应用在处理器上，在处理器的处理下，车载磁悬浮装置100的悬浮控制程序可以实现上述的控制方法，为了减少冗余，此处不再赘述。
63.根据本发明实施例的计算机可读存储介质可以主要包括：计算机可读存储介质上存储有车载磁悬浮装置100的悬浮控制程序，车辆的控制程序被处理器执行时实现如上述发明实施例的车载磁悬浮装置100的悬浮控制方法。
64.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
65.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
66.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。