本發(fā)明通常涉及控制車輛的氣動(dòng)特征。

背景技術(shù)：

車輛——尤其是高性能汽車，但也包括工業(yè)、重型汽車或客車——可以包括多個(gè)主動(dòng)氣動(dòng)元件。與氣動(dòng)有關(guān)的車輛設(shè)計(jì)包括影響車輛拖曳、風(fēng)噪聲、車輛噪聲排放和會(huì)影響牽引的提升力、與車輛穩(wěn)定性有關(guān)的其他元件的因素。氣動(dòng)設(shè)計(jì)元件可以包括被動(dòng)元件和主動(dòng)控制元件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供一種控制用于車輛的主動(dòng)氣動(dòng)元件的方法。方法包括根據(jù)目標(biāo)氣動(dòng)力確定用于主動(dòng)氣動(dòng)元件的目標(biāo)位置。目標(biāo)氣動(dòng)力可以是基于車輛的動(dòng)態(tài)情況提供的給定值。主動(dòng)氣動(dòng)元件被促動(dòng)到目標(biāo)位置。

方法將主動(dòng)氣動(dòng)元件促動(dòng)到目標(biāo)位置，且在其被促動(dòng)到目標(biāo)位置時(shí)感測(cè)主動(dòng)氣動(dòng)元件的氣動(dòng)響應(yīng)特征。根據(jù)氣動(dòng)響應(yīng)特征確定估計(jì)的施加氣動(dòng)力，且將估計(jì)的施加氣動(dòng)力與目標(biāo)氣動(dòng)力比較。

隨后，根據(jù)估計(jì)的施加氣動(dòng)力和目標(biāo)氣動(dòng)力的比較，確定力誤差。根據(jù)力誤差和目標(biāo)氣動(dòng)力確定用于主動(dòng)氣動(dòng)元件的經(jīng)改變位置。主動(dòng)氣動(dòng)元件被促動(dòng)到經(jīng)改變位置。

從用于執(zhí)行所公開結(jié)構(gòu)、方法或二者的一些最佳模式和其他實(shí)施例的下列詳細(xì)描述可以理解本發(fā)明主體的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是具有至少兩個(gè)主動(dòng)氣動(dòng)元件的通常車輛的示意性側(cè)視圖。

圖2是主動(dòng)氣動(dòng)元件的示意性詳細(xì)視圖，其是經(jīng)由包括在圖1所示車輛后部的力傳感器的結(jié)構(gòu)安裝的翼狀物。

圖3是另一主動(dòng)氣動(dòng)元件的示意性詳細(xì)視圖，其是安裝到圖1所示車輛的前部車身下方且具有安裝在附近的壓力傳感器陣列的導(dǎo)流器。

圖4是圖1所示車輛的示意性側(cè)視圖，其配置為具有另一替換的主動(dòng)氣動(dòng)元件，即安裝在車輛后部的擾流板。

圖5是用于控制車輛中主動(dòng)氣動(dòng)件的過程的方塊圖或流程圖，例如圖1和4所述的那些，其具有基于力的閉環(huán)反饋。

圖6是用于控制車輛中主動(dòng)氣動(dòng)件的過程的方塊圖或流程圖，例如圖1和4所述的那些，其具有基于壓力的閉環(huán)反饋。

具體實(shí)施方式

參見附圖，在附圖中可能的情況下相同的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于相同或類似的部件。圖1大致示出或顯示了車輛10，其可以是混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車或常規(guī)車輛。車輛10被顯示為小轎車或運(yùn)動(dòng)型車輛，但是目的是一般地表示許多不同類型的汽車或其他車輛。

車輛10顯示在圖1中，車身12和多個(gè)車輪14驅(qū)動(dòng)地將車身12連接到道路表面或地面平面16。如在本文使用的，車身12通常是指車輛的結(jié)構(gòu)，包括底盤，如果其從車身板分開的話。

車輪14可以被多個(gè)牽引源或原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，包括但不限于：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和其組合。進(jìn)而，車輪14遵從多個(gè)自主或半自主偏航控制系統(tǒng)，包括但不限于：電子穩(wěn)定性控制、防抱死系統(tǒng)或主動(dòng)差速器。

盡管本發(fā)明可以針對(duì)具體應(yīng)用或行業(yè)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解本發(fā)明的更寬適用性。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解例如“上”、“下”、“向上、“向下”、“前”、“后”、等是用于描述附圖的，而不代表對(duì)本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明的范圍通過所附權(quán)利要求限定。任何數(shù)字設(shè)定，例如“第一”或“第二”僅是說明性的且目的不是以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

一個(gè)附圖所示的特征可以與任何附圖中所示的特征組合、由其替換或改變。除非特別說明，沒有特征、元件或限制與任何其他特征、元件或限制相互排斥。進(jìn)而，特征、元件或限定不是用于操作所必須的。附圖所示的任何具體構(gòu)造僅是說明性的且所示的具體構(gòu)造不是權(quán)利要求或描述的限制。

圖1示意性地示出了控制器或控制系統(tǒng)20，其與車輛10中的許多系統(tǒng)和部件經(jīng)由有線或無(wú)線通信協(xié)議通信。控制系統(tǒng)20代表車輛20的整個(gè)控制和計(jì)算架構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)20包括足夠量的存儲(chǔ)器和處理能力，以從所有系統(tǒng)接收信號(hào)輸入，且輸出命令、數(shù)據(jù)或指令到所有系統(tǒng)，控制系統(tǒng)20對(duì)所有系統(tǒng)發(fā)出命令或進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

控制系統(tǒng)20是電子裝置，其配置，即構(gòu)造且編程為，調(diào)節(jié)車輛10的系統(tǒng)和部件?？刂葡到y(tǒng)20可以配置為中央處理單元(cpu)，其還配置為調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。替換地，控制系統(tǒng)20可以是僅用于本文描述的系統(tǒng)的專用控制器。控制系統(tǒng)20包括存儲(chǔ)器，其至少一些是實(shí)體和非瞬時(shí)的。存儲(chǔ)器可以是參與提供計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)或過程指令的任何可記錄的介質(zhì)。這種介質(zhì)可以采取許多形成，包括但不限于非易失介質(zhì)和易失介質(zhì)。

用于控制系統(tǒng)20的非易失介質(zhì)可以包括例如光盤或磁盤和其他永久存儲(chǔ)器。易失介質(zhì)可以包括例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(dram)，其可以構(gòu)成主存儲(chǔ)器。這種指令可通過一個(gè)或多個(gè)傳遞介質(zhì)傳遞，包括同軸線纜、銅導(dǎo)線和光學(xué)纖維，包括含有聯(lián)接到計(jì)算機(jī)處理器的系統(tǒng)總線的導(dǎo)線?？刂葡到y(tǒng)20的存儲(chǔ)器也可以包括軟盤、柔性盤、硬盤、磁帶、任何其他介質(zhì)、cd-rom、dvd任何其他光學(xué)介質(zhì)等?？刂葡到y(tǒng)20可配置或配備有其他所需的計(jì)算硬件，例如高速時(shí)鐘；必需的模擬-數(shù)字(a/d)和數(shù)字-模擬(d/a)電路；輸入輸出電路和裝置(i/o)；以及適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)節(jié)和緩沖電路。控制系統(tǒng)20所需的或可訪問的任何算法可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中且自動(dòng)地執(zhí)行以提供所需的功能

車輛10優(yōu)選包括多個(gè)傳感器(并未示出其所有)，用于監(jiān)測(cè)與車輛行駛和操作有關(guān)的運(yùn)行。多個(gè)車輪速度傳感器可以布置在車身12上，用于檢測(cè)每一個(gè)道路車輪14的旋轉(zhuǎn)速度。每一個(gè)車輪速度傳感器還可以被配置為將經(jīng)檢測(cè)的相應(yīng)道路車輪14的旋轉(zhuǎn)速度通信到控制系統(tǒng)20，而控制系統(tǒng)20可以配置為將從相應(yīng)車輪速度傳感器接收的數(shù)據(jù)與車輛10的道路速度關(guān)聯(lián)。

車輛10還可以包括一個(gè)或多個(gè)偏航傳感器，其配置為檢測(cè)相對(duì)于地面平面16的車身12上的偏航力矩或速率，且將經(jīng)檢測(cè)的偏航速率通信到控制系統(tǒng)20。另外，車輛10可以包括轉(zhuǎn)向傳感器，其操作性地連接到方向盤(未示出)且配置為檢測(cè)車輛10運(yùn)行期間方向盤的角度。車輛10的目的方向可以通過轉(zhuǎn)向角度識(shí)別，所述轉(zhuǎn)向角度通過轉(zhuǎn)向傳感器檢測(cè)并被通信到控制系統(tǒng)20。

車輛可以另外包括在車身12的上部部分上的環(huán)境傳感器，其配置為檢測(cè)車身上的空氣速度，其可以是環(huán)境氣流相對(duì)于車輛10的速度。環(huán)境空氣速度傳感器可以另外配置為將環(huán)境氣流的經(jīng)檢測(cè)速度通信到控制系統(tǒng)20。環(huán)境空氣速度傳感器例如可以是皮托靜態(tài)管，其配置為檢測(cè)在相對(duì)于車身12的特定位置處的環(huán)境氣流的壓力，例如乘客車廂的頂部或車身12的前端?？刂葡到y(tǒng)20可以配置為將測(cè)量的壓力與氣流速度關(guān)聯(lián)。

上述傳感器中的一些可以是旋轉(zhuǎn)位置傳感器、直線位置傳感器、超聲波傳感器、激光傳感器、和基于慣性的加速度傳感器的形式?？梢詮钠ね泄芑蛱峁T性估計(jì)的其他車輛動(dòng)態(tài)信息確定航向角的計(jì)算?？梢詮钠绻芙^對(duì)壓力和外部空氣溫度獲得空氣密度的計(jì)算。

車輛10包括一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)，用于主動(dòng)控制車輛行駛和操作。這可以包括用于控制一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)氣動(dòng)元件的位置的一個(gè)或多個(gè)程序且還可以包括配置為響應(yīng)于基于運(yùn)行狀態(tài)的控制信號(hào)而調(diào)整懸架緩沖和/或前部和后部懸架高度的主動(dòng)懸架系統(tǒng)。

車輛10可以進(jìn)一步包括主動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，其可以包括防抱死或其他特征。車輛10可以包括主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，配置為響應(yīng)于運(yùn)行狀態(tài)控制車輛轉(zhuǎn)向率。

車輛10包括一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)氣動(dòng)元件，其中的兩個(gè)顯示在圖1中(且第三個(gè)示例性的主動(dòng)氣動(dòng)元件顯示在圖4中)。主動(dòng)氣動(dòng)元件可以每一個(gè)相對(duì)于車身12運(yùn)動(dòng)或被鉸接到多個(gè)位置。

圖中的主動(dòng)氣動(dòng)元件僅是示意性和說明性的，且可以代表幾類氣動(dòng)元件。另外，所示的主動(dòng)氣動(dòng)元件可以是運(yùn)行一致的多個(gè)元件的圖示，例如是小偏轉(zhuǎn)器、擾流板或翼狀物的陣列。

在圖1所示的構(gòu)造中，主動(dòng)氣動(dòng)元件中之一(定位在車身12后部)是翼狀物30，且主動(dòng)氣動(dòng)元件中的另一個(gè)(定位在車身12前部和下方)是車身下方導(dǎo)流器或?qū)Я髌?2。示例性的主動(dòng)氣動(dòng)元件是位置可變的，以選擇性地在車輛10上提供氣動(dòng)向下力。

氣動(dòng)向下力是沿負(fù)z軸線(即朝向地面平面16)的氣動(dòng)提升力，其施加到車輛車身12。向下力隨后對(duì)車輪14施加增加的法向力，其可以增加車輪14和道路表面之間的摩擦力(抓持)。然而，應(yīng)注意，其他主動(dòng)氣動(dòng)元件可以用于形成其他氣動(dòng)效果，例如減阻或側(cè)向穩(wěn)定性，且本文所述的主動(dòng)氣動(dòng)元件還可以貢獻(xiàn)其他氣動(dòng)效果。

一個(gè)或多個(gè)促動(dòng)器鉸接主動(dòng)氣動(dòng)元件。在一些構(gòu)造中，具體或?qū)Ｓ么賱?dòng)器將控制各主動(dòng)氣動(dòng)元件。在其他構(gòu)造中，一個(gè)促動(dòng)器可以控制多個(gè)主動(dòng)氣動(dòng)元件。如圖1示意性地示出的，翼狀物促動(dòng)器34配置為將翼狀物30定位在多個(gè)位置，且導(dǎo)流器促動(dòng)器36配置為將導(dǎo)流器32定位在多個(gè)位置中的任何一個(gè)。

還參見圖2和3，并繼續(xù)參考圖1，示出了車輛10的主動(dòng)氣動(dòng)元件的詳細(xì)視圖。圖2示出了在車身12后部的一部分上的翼狀物30，且圖3示出了在車身12的下部部分上的導(dǎo)流器32。

如圖2所示，力傳感器40操作性地設(shè)置在翼狀物30和車身12之間。在所示構(gòu)造中，翼狀物30安裝在一個(gè)或多個(gè)支柱或臂上。力傳感器40讀取翼狀物30和車身12之間施加的力，使得力傳感器40提供通過翼狀物30傳遞給車輛10的向下力的直接或間接的測(cè)量。在許多構(gòu)造中，存在保持翼狀物30的多個(gè)臂，使得每一個(gè)臂可以包括力傳感器40。力傳感器40用于基于主動(dòng)氣動(dòng)元件位置確定氣動(dòng)響應(yīng)特征。

翼狀物促動(dòng)器34控制或設(shè)置翼狀物30到不同位置，位置中的一個(gè)顯示為實(shí)線而另一個(gè)顯示為虛線。翼狀物30的不同位置或角度生產(chǎn)不同量的向下力。此外，車輛10的速度和環(huán)境空氣情況，除了其他因素外，影響通過在任何位置的翼狀物30產(chǎn)生的向下力的量。

如圖3所示，一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器或壓力感測(cè)陣列42位于導(dǎo)流器32附近。示出的壓力感測(cè)陣列42包括兩個(gè)管，皮托管43和靜態(tài)管44，其每一個(gè)操作性地連接到一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器46或傳感裝置，例如壓電芯片或多個(gè)壓電芯片。但是，應(yīng)注意，也可以使用一個(gè)或多個(gè)組合的皮托靜態(tài)管。車輛10還可以包括額外的壓力感測(cè)結(jié)構(gòu)，例如類似地定位的上靜態(tài)管47或皮托靜態(tài)管。

壓力感測(cè)陣列42的管確定在導(dǎo)流器32處或附近流動(dòng)的空氣速度。一個(gè)管，即皮托管43，平行于氣流取向，且感測(cè)駐點(diǎn)壓力；和一個(gè)管，即靜態(tài)管44，垂直于氣流取向，且感測(cè)靜壓力。一些構(gòu)造可以使用組合，皮托靜態(tài)管感測(cè)駐點(diǎn)和靜壓力，以及一結(jié)構(gòu)設(shè)置在氣流中。壓力感測(cè)陣列42用于基于主動(dòng)氣動(dòng)元件的位置確定氣動(dòng)響應(yīng)特征。

另外，壓力傳感器46可以包括壓差傳感器，其僅確定駐點(diǎn)壓力和靜壓力之間的壓差。駐點(diǎn)壓力和靜壓力之間的差是動(dòng)壓力，其可以用于確定氣流的速度。替換地，皮托管43和靜態(tài)管44可以位于導(dǎo)流器32的前部，使得壓力感測(cè)陣列42被在經(jīng)過導(dǎo)流器32下方之前增加的空氣速度所影響。

在壓力感測(cè)陣列42處的近似氣流速度(空氣速度)可以通過一個(gè)或多個(gè)方程或計(jì)算式確定，包括例如：速度＝[2*(p_駐點(diǎn)-p_靜態(tài))/密度]^1/2。其中密度是環(huán)境或大氣情況的特征，包括溫度、壓力和濕度；和駐點(diǎn)壓力(p_駐點(diǎn))，靜壓力(p_靜態(tài))，或動(dòng)壓力(p_駐點(diǎn)-p_靜態(tài))是從壓力感測(cè)陣列42獲得的。

導(dǎo)流器促動(dòng)器36控制或設(shè)置導(dǎo)流器32到不同位置，位置中的一個(gè)以實(shí)線示出且另一個(gè)以虛線示出。應(yīng)注意，導(dǎo)流器32可以替換地從車身12中退回和垂直地展開，與旋轉(zhuǎn)相抵抗(如圖3所示)。

導(dǎo)流器32的不同位置或角度產(chǎn)生不同量的向下力。導(dǎo)流器32通過限制空氣在車輛10的前部下方可流動(dòng)通過的空間而增加氣流速度。如果導(dǎo)流器32使得在車輛10前部下方的氣流速度(即車身下方空氣速度)大于車輛10前部上方的氣流速度(即車身上方空氣速度)，則導(dǎo)流器32將帶來(lái)氣動(dòng)向下力。

所示的車輛10包括至少與力傳感器40和翼狀物促動(dòng)器34通信的氣動(dòng)控制器50，和壓力感測(cè)陣列42和導(dǎo)流器促動(dòng)器36。氣動(dòng)控制器50配置為指示翼狀物促動(dòng)器34和導(dǎo)流器促動(dòng)器36以分別調(diào)整翼狀物30和導(dǎo)流器32的位置。氣動(dòng)控制器50可以是控制系統(tǒng)20的模塊或部分，或可以是與控制系統(tǒng)20通信的分開的控制結(jié)構(gòu)。

還參見圖4，并繼續(xù)參考圖1-3，車輛10顯示為具有不同主動(dòng)氣動(dòng)元件構(gòu)造。圖4顯示了具有擾流板60的車輛10，擾流板操作性地附接到車身12的后部，代替圖1所示的后部翼狀物30。

通常，擾流板是具有在僅一側(cè)上運(yùn)動(dòng)的氣流的主動(dòng)氣動(dòng)元件，且翼狀物是在兩側(cè)上具有運(yùn)動(dòng)的氣流的主動(dòng)氣動(dòng)元件。針對(duì)圖1描述的技術(shù)和控制方法還可以應(yīng)用于圖4所示的構(gòu)造。

擾流板60的位置經(jīng)由擾流板促動(dòng)器62控制。隨著擾流板60展開，即運(yùn)動(dòng)離開車身12，其改變氣流且向下力形成，這取決于車輛10的動(dòng)態(tài)特性和其他情況。因此，氣動(dòng)控制器50可以展開擾流板60以形成目標(biāo)水平的向下力。

現(xiàn)在參見圖5，并繼續(xù)參考圖1-4，顯示了方法或控制方案100，其通過部分方塊圖或流程圖示出，其用于控制車輛的主動(dòng)氣動(dòng)元件，例如在圖1-4所示的任何構(gòu)造下的車輛10。圖5所示的控制方案100利用基于力的反饋以改善通過受控的主動(dòng)氣動(dòng)元件傳遞的力的準(zhǔn)確性。

可以參考車輛10的部件在這里描述控制方案100。然而，控制方案100還可以完全或部分地用在具有不同架構(gòu)、構(gòu)造或能力的車輛上，且用于具有不同氣動(dòng)效果的主動(dòng)氣動(dòng)元件。圖5示出了用于確定主動(dòng)氣動(dòng)元件的位置一些輸入、考慮和步驟，但是并不是完全的控制圖也不是算法。

圖塊110：起動(dòng)/循環(huán)。

控制方案100可以不斷地的運(yùn)轉(zhuǎn)或循環(huán)運(yùn)行，例如在車輛10運(yùn)行的任何時(shí)候。替換地，控制方案100可以在具體情況下或在具體條件下啟動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)20、氣動(dòng)控制器50、車輛10的另一控制器或其組合可以執(zhí)行控制方案100。

圖塊112：車輛動(dòng)態(tài)特性處理器。

控制方案100包括監(jiān)測(cè)車輛10的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)情況。車輛動(dòng)態(tài)特性處理器是軟件的集合，其產(chǎn)生經(jīng)處理和估計(jì)的信號(hào)(所述信號(hào)代表通過測(cè)量和司機(jī)請(qǐng)求獲得的車輛10的當(dāng)前狀態(tài))，且可以并入到其他控制器架構(gòu)，例如控制器20，或可以是專用控制系統(tǒng)的一部分。除了控制偏航影響系統(tǒng)，車輛動(dòng)態(tài)特性處理器將確定主動(dòng)氣動(dòng)元件需要或請(qǐng)求的氣動(dòng)力的水平。例如，控制系統(tǒng)20可以確定有益于車輛動(dòng)態(tài)特性的向下力的總量。

圖塊114：主動(dòng)氣動(dòng)元件的力的確定。

根據(jù)對(duì)總向下力的需要，可以確定各主動(dòng)氣動(dòng)元件所需的力。例如，氣動(dòng)控制器50可以確定要通過翼狀物30、導(dǎo)流器32或兩者產(chǎn)生的向下力的目標(biāo)量，以滿足車輛10的驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)特性需求。目標(biāo)氣動(dòng)力可以基于車輛10的動(dòng)態(tài)情況提供到氣動(dòng)控制器50，例如從控制系統(tǒng)20的另一部分。

用于車輛10的總目標(biāo)氣動(dòng)向下力和各主動(dòng)氣動(dòng)元件的目標(biāo)向下力可以通過控制系統(tǒng)20基于車輛動(dòng)態(tài)特性的許多參數(shù)確定。這種參數(shù)包括但不限于：前部和后部車輛懸掛系統(tǒng)高度、俯仰、翻滾、航向角、空氣速度和車輛速度。此外，操作者需求(包括來(lái)自自主或半自主系統(tǒng)的，類似適應(yīng)性巡航控制)可作為這種確定的因素。車輛動(dòng)態(tài)特性處理器還可以并入側(cè)向和縱向加速度、車輪速度和車輪打滑、和偏航率，以確定主動(dòng)氣動(dòng)元件請(qǐng)求的氣動(dòng)向下力的水平。

圖塊116：主動(dòng)氣動(dòng)元件位置確定。

控制方案100根據(jù)目標(biāo)氣動(dòng)力確定用于主動(dòng)氣動(dòng)元件的目標(biāo)位置。該位置基于在變化情況下的主動(dòng)氣動(dòng)元件的測(cè)試和特征來(lái)計(jì)算，例如在風(fēng)洞中或通過計(jì)算流體動(dòng)態(tài)特性軟件，且可以通過車輛10或通過通信網(wǎng)絡(luò)從查找表或多項(xiàng)式方程實(shí)時(shí)地確定。

例如，為了產(chǎn)生在車身12的后部的目標(biāo)氣動(dòng)向下力，翼狀物30可以置于一具體角度。氣動(dòng)控制器50或控制系統(tǒng)20可以確定用于翼狀物30的目標(biāo)位置。

圖塊118：到目標(biāo)位置的元件促動(dòng)器控制。

控制方案100包括控制促動(dòng)器，以實(shí)體地將主動(dòng)氣動(dòng)元件置于目標(biāo)位置。例如，氣動(dòng)控制器50可以控制翼狀物促動(dòng)器34，以將翼狀物30置于目標(biāo)位置，其可以是上攻角度。這可以通過讓翼狀物30從實(shí)線所示位置運(yùn)動(dòng)到虛線所示位置而發(fā)生。

一旦翼狀物促動(dòng)器34已經(jīng)將翼狀物30置于目標(biāo)位置，期望的向下力被轉(zhuǎn)繼回到車輛動(dòng)態(tài)特性處理器，使得通過翼狀物30施加的估計(jì)向下力可以并入到對(duì)車輛10的驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)特性計(jì)算中。優(yōu)選地，通過翼狀物30產(chǎn)生的實(shí)際向下力等于圖塊114中確定的目標(biāo)氣動(dòng)力。

圖塊120：力傳感器陣列。

隨著主動(dòng)氣動(dòng)元件被設(shè)定到目標(biāo)位置，控制方案100還包括感測(cè)主動(dòng)氣動(dòng)元件和車輛10之間的施加力。例如，在所示構(gòu)造中，力傳感器40感測(cè)翼狀物30和車身12之間施加的力。力傳感器陣列基于主動(dòng)氣動(dòng)元件的位置確定氣動(dòng)響應(yīng)特征。

圖塊122：計(jì)算測(cè)量的氣動(dòng)力。

根據(jù)通過力傳感器40感測(cè)的施加力，控制方案100確定或計(jì)算主動(dòng)氣動(dòng)元件處的實(shí)際或測(cè)量氣動(dòng)力。施加到力傳感器40的力表示通過翼狀物30產(chǎn)生的實(shí)際向下力。力傳感器40施加的力和翼狀物30的實(shí)際向下力之間的確切關(guān)系可以通過測(cè)試或校準(zhǔn)確定。

在所示的構(gòu)造中，通過用于翼狀物30的基本上垂直的支撐臂，可以存在在力傳感器40處的施加力和通過翼狀物30引入到車身12的測(cè)量向下力之間的直接關(guān)系。然而，在其他構(gòu)造中，例如僅在支撐結(jié)構(gòu)的一部分中或在成角度的臂支撐件中具有力傳感器40的構(gòu)造中，可以存在力傳感器40處施加的力和在翼狀物30處的實(shí)際向下力之間的非線性關(guān)系或間接關(guān)系。

比較124：目標(biāo)氣動(dòng)力對(duì)測(cè)量氣動(dòng)力。

控制方案100將測(cè)量的氣動(dòng)力與目標(biāo)氣動(dòng)力比較，且確定由此帶來(lái)的力誤差或力差。測(cè)量的氣動(dòng)力和目標(biāo)氣動(dòng)力的比較代表翼狀物30的目標(biāo)位置是否產(chǎn)生期望的向下力。因此，控制方案100具有閉環(huán)130，其驗(yàn)證主動(dòng)氣動(dòng)元件處的向下力。

控制方案100根據(jù)力誤差和目標(biāo)氣動(dòng)力而確定用于主動(dòng)氣動(dòng)元件的經(jīng)改變位置。如果從力傳感器40而來(lái)的測(cè)量力基本上等于目標(biāo)氣動(dòng)力，則比較124將得到基本上為零的力誤差這一結(jié)果，且通過圖塊116實(shí)現(xiàn)的經(jīng)改變位置基本上與用于翼狀物30的目標(biāo)位置相同。

然而，如果從力傳感器40而來(lái)的測(cè)量力與目標(biāo)氣動(dòng)力不同，則控制方案100將控制翼狀物促動(dòng)器34，以將翼狀物30置于經(jīng)改變位置。圖塊116將經(jīng)改變位置輸出到圖塊118處的元件促動(dòng)器，使得主動(dòng)氣動(dòng)元件的位置被物理調(diào)整。應(yīng)注意，閉環(huán)修改可以在迭代循環(huán)上發(fā)生，使得力誤差僅用于改變相同的目標(biāo)氣動(dòng)力。閉環(huán)修改可以休眠，直到能確定當(dāng)前請(qǐng)求的目標(biāo)氣動(dòng)力是否被滿足，其與之前請(qǐng)求目標(biāo)不同。

現(xiàn)在參見圖6，并繼續(xù)參考圖1-5，顯示了方法或控制方案200，其通過部分方塊圖或流程圖示出，用于控制車輛的主動(dòng)氣動(dòng)元件，例如針對(duì)圖1-4所述的車輛10，和其他車輛。圖6所示的控制方案200利用基于壓力的反饋，其與圖5所示的控制方案100的基于力的反饋不同，以改善通過受控主動(dòng)氣動(dòng)元件傳遞的力的準(zhǔn)確性。

可以參考車輛10的部件描述控制方案200，具體是參考導(dǎo)流器32。然而，還可以在具有不同架構(gòu)、構(gòu)造或能力的車輛上和在具有其他氣動(dòng)效果的主動(dòng)氣動(dòng)元件上完全或部分地利用控制方案200。圖6示出了用于確定主動(dòng)氣動(dòng)元件的位置的一些輸入、考慮和步驟，但是并不是完全的控制圖也不是算法。

圖塊210：起動(dòng)/循環(huán)。

控制方案200可以不斷地的運(yùn)轉(zhuǎn)或循環(huán)運(yùn)行，例如在車輛10運(yùn)行的任何時(shí)候。替換地，控制方案200可以在具體情況下或在具體條件下啟動(dòng)。控制系統(tǒng)20、氣動(dòng)控制器50、車輛10的另一控制器或其組合可以執(zhí)行控制方案200。

圖塊212：車輛動(dòng)態(tài)特性處理器。

控制方案200包括監(jiān)測(cè)車輛10的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)情況。車輛動(dòng)態(tài)特性處理器是軟件的集合，其產(chǎn)生經(jīng)處理和估計(jì)的信號(hào)(所述信號(hào)代表通過測(cè)量和司機(jī)請(qǐng)求獲得的車輛10的當(dāng)前狀態(tài))，且可以并入到其他控制器架構(gòu)，例如控制器20，或可以是專用控制系統(tǒng)的一部分。除了控制偏航影響系統(tǒng)，車輛動(dòng)態(tài)特性處理器將確定主動(dòng)氣動(dòng)元件需要或請(qǐng)求的氣動(dòng)力的水平。例如，控制系統(tǒng)20可以確定有益于車輛動(dòng)態(tài)特性的車輛10上的向下力的總量。

圖塊214：主動(dòng)氣動(dòng)元件的力的確定。

根據(jù)對(duì)總向下力的需要，可以確定各主動(dòng)氣動(dòng)元件所需的力。例如，氣動(dòng)控制器50可以確定要通過導(dǎo)流器32、翼狀物30或兩者產(chǎn)生的向下力的目標(biāo)量，以滿足車輛10的驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)特性的需要。替換地，目標(biāo)氣動(dòng)力可以基于車輛10的動(dòng)態(tài)情況提供到氣動(dòng)控制器50，例如從控制系統(tǒng)20的另一部分。

圖塊216：主動(dòng)氣動(dòng)元件位置確定。

控制方案200根據(jù)目標(biāo)氣動(dòng)力確定用于主動(dòng)氣動(dòng)元件的目標(biāo)位置。該位置基于在變化情況下的主動(dòng)氣動(dòng)元件的測(cè)試和特征來(lái)計(jì)算，例如在風(fēng)洞中或通過計(jì)算流體動(dòng)態(tài)特性軟件，且可以通過車輛10或通過通信網(wǎng)絡(luò)從查找表或多項(xiàng)式方程實(shí)時(shí)地確定。

例如，為了生產(chǎn)在車身12的前部的目標(biāo)氣動(dòng)向下力，導(dǎo)流器32可以置于具體角度。氣動(dòng)控制器50或控制系統(tǒng)20可以確定用于導(dǎo)流器32的目標(biāo)位置。

圖塊218：到目標(biāo)位置的元件促動(dòng)器控制。

控制方案200包括控制促動(dòng)器，以將主動(dòng)氣動(dòng)元件置于目標(biāo)位置。例如，氣動(dòng)控制器50可以控制導(dǎo)流器促動(dòng)器36，以將導(dǎo)流器32置于目標(biāo)位置，其可以是賦予導(dǎo)流器32或?qū)Я髌鞔賱?dòng)器36的旋轉(zhuǎn)角度。一旦導(dǎo)流器促動(dòng)器36已經(jīng)將導(dǎo)流器32運(yùn)動(dòng)或置于到目標(biāo)位置，則期望向下力被轉(zhuǎn)繼回到車輛動(dòng)態(tài)特性處理器，使得通過導(dǎo)流器32施加的估計(jì)的向下力可以并入到用于車輛10的驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)特性計(jì)算中。

導(dǎo)流器32通過增加在車身12前部下方的氣流速度而在車輛10上產(chǎn)生向下力。如果通過導(dǎo)流器32造成的空氣速度大于在車身12前部上方的空氣速度(即車身上方空氣速度)，則速度差在車身12前部上造成向下力。優(yōu)選地，通過導(dǎo)流器32在目標(biāo)位置產(chǎn)生的向下力等于圖塊214確定的目標(biāo)氣動(dòng)力。

圖塊220：壓力感測(cè)陣列。

隨主動(dòng)氣動(dòng)元件被設(shè)定到目標(biāo)位置，控制方案200還包括感測(cè)通過主動(dòng)氣動(dòng)元件形成的氣流的壓力。具體說，在所示構(gòu)造中，壓力感測(cè)陣列42感測(cè)緊在導(dǎo)流器32后方的氣流壓力，其可以用于確定通過將導(dǎo)流器32促動(dòng)到目標(biāo)位置而形成的氣流速度。

額外的壓力傳感器和壓力感測(cè)結(jié)構(gòu)可以用于控制方案200。例如，上靜態(tài)管47可以確定車身12上側(cè)的靜壓力?？刂品桨?00使用壓力感測(cè)陣列以基于主動(dòng)氣動(dòng)元件的位置確定氣動(dòng)響應(yīng)特征。

圖塊222：輸入車輛情況、環(huán)境情況、或常量。

控制方案200例如可以利用環(huán)境空氣情況、常量或從車輛10周圍的環(huán)境情況確定的變量作為輸入，用于計(jì)算通過主動(dòng)氣動(dòng)元件形成的空氣速度。具體說，溫度、壓力和濕度會(huì)影響導(dǎo)流器32處形成的空氣速度。

進(jìn)而，車輛速度可以用作對(duì)控制方案200的輸入。所有輸入可以通過控制系統(tǒng)20、氣動(dòng)控制器50或其他控制系統(tǒng)供應(yīng)，且可以基于各種傳感器、算法或查找表確定。

圖塊224：根據(jù)感測(cè)壓力計(jì)算經(jīng)校準(zhǔn)空氣速度。

控制方案200確定、計(jì)算或估計(jì)通過主動(dòng)氣動(dòng)元件形成的空氣速度。例如，根據(jù)由壓力感測(cè)陣列42確定的動(dòng)壓力(其是靜態(tài)管44處的靜壓力和皮托管43處的駐點(diǎn)壓力之間的差)和環(huán)境空氣情況，空氣速度可以被確定為速度＝[2*(p_動(dòng)態(tài))/密度]^1/2。其中氣流的密度是從環(huán)境情況確定的變量。

替換地，控制方案可根據(jù)動(dòng)壓力僅使用常量計(jì)算經(jīng)校準(zhǔn)空氣速度(cas)，使得空氣速度可以被確定為：速度＝a0*{5*[(p_動(dòng)態(tài))/p0+1]^2/7-1}^1/2。其中p0是海平面的標(biāo)準(zhǔn)壓力，且a0是在十五攝氏度時(shí)聲音的標(biāo)準(zhǔn)速度。應(yīng)注意，其他方法可以用于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器的輸出確定、計(jì)算或估計(jì)通過導(dǎo)流器32產(chǎn)生的空氣速度。

圖塊226：施加估計(jì)實(shí)際氣動(dòng)力。

根據(jù)通過壓力感測(cè)陣列42的輸出確定的空氣速度(圖塊224)和從輸入情況得到的車輛速度(圖塊222)，控制方案200確定或計(jì)算當(dāng)前通過主動(dòng)氣動(dòng)元件施加的估計(jì)氣動(dòng)力。替換地，代替車輛速度，控制方案200可以使用例如安裝在乘客車廂頂部或車身12前端處的環(huán)境空氣速度傳感器。

在車身12前部下方的氣流速度(即車身下方空氣速度)和車身12前部上方的氣流速度(即車身上方空氣速度)之間的差造成氣動(dòng)向下力。這種效果類似于通過飛機(jī)翼產(chǎn)生的氣動(dòng)提升力，但是沿相反方向，使得來(lái)自導(dǎo)流器32的向下力可以被稱為負(fù)提升力。

因此，控制方案根據(jù)壓力感測(cè)陣列42估計(jì)導(dǎo)流器32后方的空氣速度且將其與車身12前部上方的氣流速度比較。可以存在車輛速度和車身12前部上方運(yùn)動(dòng)的空氣速度之間的經(jīng)校準(zhǔn)關(guān)系。車身12前部上方的氣流速度和車輛速度之間的確切關(guān)系可以通過測(cè)試或特征化確定，例如在風(fēng)洞中或通過計(jì)算流體動(dòng)態(tài)模擬確定。

在替換構(gòu)造中，控制方案200可以利用靜態(tài)管44和上靜態(tài)管47，以確定車身12下方的靜壓力和車身12上方的靜壓力之間的差。兩個(gè)靜壓力和傳遞到車身12的氣動(dòng)向下力之間的關(guān)系可以在風(fēng)洞中或通過計(jì)算流體動(dòng)態(tài)特性而特征化。壓差傳感器可以用于輸出靜態(tài)管44和上靜態(tài)管47之間的壓差。

控制方案200可以通過包括在氣動(dòng)控制器50或控制系統(tǒng)20中的關(guān)系模型或查找表訪問特征化的向下力關(guān)系。因此，車身12下方的靜壓力和車身12上方的靜壓力可以用于估計(jì)在該當(dāng)前位置從導(dǎo)流器32施加的氣動(dòng)力。

進(jìn)而，車身12的頂部和底部之外的位置之間的壓差可以用于確定施加到車輛10的氣動(dòng)向下力?；谲嚿?2的幾何結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)性能，可以存在其他位置以確定壓差，該壓差表示正被產(chǎn)生的向下力的量。

比較228：目標(biāo)氣動(dòng)力對(duì)估計(jì)氣動(dòng)力。

控制方案200將估計(jì)氣動(dòng)力(來(lái)自圖塊226)與目標(biāo)氣動(dòng)力(來(lái)自圖塊214)比較，且由此確定力誤差或力差。估計(jì)氣動(dòng)力和目標(biāo)氣動(dòng)力的比較代表導(dǎo)流器32的目標(biāo)位置是否在車輛10上產(chǎn)生期望的向下力。因此，控制方案200具有閉環(huán)230，其驗(yàn)證主動(dòng)氣動(dòng)元件處的向下力。

控制方案200根據(jù)力誤差和目標(biāo)氣動(dòng)力而確定用于主動(dòng)氣動(dòng)元件的經(jīng)改變位置。如果從壓力感測(cè)陣列42獲得的估計(jì)氣動(dòng)力基本上等于目標(biāo)氣動(dòng)力，則比較228幾乎不形成或形成很小的力誤差，且經(jīng)改變位置與用于導(dǎo)流器42的目標(biāo)位置相同。

然而，如果從閉環(huán)230而來(lái)的估計(jì)氣動(dòng)力不同于目標(biāo)氣動(dòng)力，則控制方案200將控制導(dǎo)流器促動(dòng)器36，以將導(dǎo)流器32置于經(jīng)改變位置。應(yīng)注意，從閉環(huán)230而來(lái)的修改可以在迭代循環(huán)上發(fā)生，使得力誤差僅用于修改同一目標(biāo)氣動(dòng)力。閉環(huán)230的修改可以休眠，直到能確定當(dāng)前請(qǐng)求的目標(biāo)氣動(dòng)力是否被滿足，其與之前的請(qǐng)求力不同。

詳細(xì)的描述和附圖是對(duì)本文所述主題的支持和敘述。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了一些最佳模式和其他實(shí)施例，但是存在各種替換設(shè)計(jì)、構(gòu)造和實(shí)施例。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2015年9月25日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/232,797的權(quán)益和2015年9月25日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/232,788的權(quán)益，二者通過引用全部合并于此。