车辆空气动力学的反馈控制制造技术

系统被配置成控制车辆的空气动力学。车辆包括车身，该车身具有面向迎面而来的环境气流的前端。系统包括用于接收操作者输入以指令目标车辆动态响应的车辆控制装置。车辆子系统调节操作者输入的实际车辆动态响应。系统还包括用于改变元件的位置以控制气流相对于车辆的运动的可调空气动力学辅助元件和机构。至少一个传感器检测经调节的实际车辆动态响应并将指示所检测的车辆动态响应的反馈信号传送给控制器。控制器还使用所检测的经调节的实际车辆动态响应确定空气动力学辅助元件的目标位置并通过所述机构将空气动力学辅助元件调节到其目标位置以控制车辆的空气动力学并实现车辆的目标动态响应。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及车辆空气动力学的反馈控制。
技术介绍
空气动力学是包括汽车的车辆设计的显著因素。汽车空气动力学是道路车辆的空气动力学的研究。研究的主要目标是减少阻力和风噪声、最小化噪声排放和防止不合需要的升力以及高速下的空气动力学不稳定性的其它原因。研究通常用于塑形车辆车身连同采用专用空气动力学装置以实现具体车辆使用的以上特性中的期望折衷。另外，空气动力学的研究还可以用于实现车辆中的向下力以改进车辆牵引、高速稳定性和拐弯能力。
技术实现思路
系统被配置成控制车辆的空气动力学。车辆包括车身，该车身沿纵向轴线布置并且具有被配置成面向迎面而来的环境气流的前端。系统包括车辆控制装置，其被配置成接收操作者输入以指令车辆的目标动态响应，诸如操纵。系统还包括车辆子系统，其被配置成调节车辆对操作者输入的实际动态响应。系统另外包括被安装至车身的可调空气动力学辅助元件、被配置成改变可调空气动力学辅助元件相对于车身的位置并且由此控制环境气流相对于车身的移动的机构，以及被布置在车辆上并且被配置成检测由车辆子系统调整的车辆的实际动态响应的至少一个传感器。系统还包括被编程为调节机构的控制器。控制器被配置成接收来自至少一个传感器的指示车辆的所检测的经调节的实际动态响应的反馈信号。控制器还被配置成使用车辆的所检测的经调节的实际动态响应确定可调空气动力学辅助元件的目标位置，并且经由所述机构将可调空气动力学辅助元件调节至其目标位置以控制车辆的空气动力学并且实现车辆的目标动态响应。控制器另外可以被配置成调节车辆子系统以促进车辆的目标动态响应。车辆子系统可以是以下项中的一个：电子防滑差速器、电动全轮驱动、牵引控制子系统、稳定性控制子系统、主动后轮转向子系统、乘坐高度控制子系统、弹簧速度控制子系统、阻尼控制子系统以及防抱死制动子系统。车辆可以包括道路车轮。车辆的所检测的经调节的实际动态响应可以是车身的横摆。另外，至少一个传感器可以选自以下项：第一传感器，其被配置成检测道路车轮的转速并且将道路车轮的所检测的转速传送至控制器；第二传感器，其被配置成检测车身的横摆率并且将所检测的横摆率传送至控制器；以及第三传感器，其被配置成检测环境气流相对于车辆的速度并且将环境气流的所检测的速度传送至控制器。车辆控制装置可以是方向盘。在此情况下，至少一个传感器还可以包括第四传感器，其被配置成检测方向盘的角度并且将所检测的方向盘的角度传送至控制器。控制器可以被配置成响应于所检测的横摆率以及道路车轮的所检测的转速和环境气流的速度中的至少一个来调节机构，从而在车辆拐弯期间实现车辆的目标动态响应。该机构的此调节期望改变车身上的空气动力学向下力的幅值并且控制所检测的横摆率。车辆可以包括与第一车身端相对的第二车身端。空气动力学辅助元件可以位于第一车身端或第二车身端附近。因而，控制器可以被配置成经由对机构的调节来改变空气动力学辅助元件在第一车身端或第二车身端上产生的空气动力学向下力的幅值。该机构可以包括线性致动器、旋转致动器和电动马达中的至少一个。但是，空气动力学辅助元件也可以是可调阻流板、阻流器、分流器、扩散器和具有可旋转遮板的挡板中的一个。还公开了一种采用上述系统的车辆和控制此车辆的空气动力学的方法。上述特征和优点以及本公开的其它特征和优点从实施例的以下详述和用于实行结合附图和随附权利要求书取得的所述公开的最佳模式将是显而易见的。附图说明图1是根据本公开的车辆的示意俯视图，所述车辆具有被布置在车身平面中并且沿纵向轴线布置的车身，且具有被安装至车身以检测车辆动态响应的多个可调空气动力学辅助元件和各种传感器。图2是根据本公开的图1中所示的车辆的典型悬挂拐角的放大示意横截面图。图3是根据本公开的图1中所示的车辆的示意侧视图。图4是根据本公开的图1中所示的车辆的示意部分剖面前视图，其说明车辆横摆。图5是根据本公开的说明控制车辆的空气动力学的方法的流程图。具体实施方式参考附图，其中相同参考数字是指相同部件，图1示出了相对于路面12定位的机动车辆10的示意图。车辆10包括沿基本上平行于路面12的车身平面P中的虚拟纵向轴线X布置的车身14。车身14界定六个车身侧。六个车身侧包括第一车身端或前端16、布置成与前端相对的第二车身端或后端18、第一横向车身侧或左侧20和第二横向车身侧或右侧22、可以包括车顶的顶部车身部分24，以上全部在图1中示出，以及图3中所示的车身底座部分26。左侧20和右侧22被设置成大致上彼此平行且相对于纵向轴线X平行，并且横跨前端16与后端18之间的距离。车身平面P被界定成包括纵向轴线X。车辆10的乘客车厢(未示出)大致上是由车身14的前端16和后端18以及左侧20和右侧22限定。如本领域技术人员理解，前端16被配置成当车辆10相对于路面12运动时面向迎面而来的环境气流27。当车辆10正运动时，迎面而来的环境气流27基本上平行于车身平面P并且沿纵向轴线X移动。如图所示，车辆10还包括动力装置28，诸如内燃机、混合式电动动力传动系(未示出)或其它替代类型的推进系统。随着车辆10相对于路面12(例如，在来自动力装置28的输入扭矩下)移动，环境气流27围绕车身14行进并且分流至相应的第一气流部分27-1、第二气流部分27-2、第三气流部分27-3和第四气流部分27-4中，这些气流部分最终重新接合在紧靠后端18的尾流区或再循环气流区域27-6。具体地说，如图1中所示，第一气流部分27-1行进越过顶部车身部分24，第二气流部分27-2行进越过左侧20，第三气流部分27-3行进越过右侧22，且第四气流部分27-4(图1中的虚框中所示)行进在车身14下、车身底座部分26与路面12之间。如本领域技术人员理解，再循环气流区域27-6大致上以升高车速通过周围空气围绕车身14的六个车身侧流动而产生，该车辆10还包括多个道路车轮，其包括前轮30和后轮32。该车辆10可被配置成使道路车轮30、32中的任一个或每一个被驱动，即接收来自动力装置28的扭矩输入，用于推进车辆。如所示，每个道路车轮30、32可以具有安装其上的气动轮胎。具体地说，在所示的四轮车辆10的情形中，设置在前端16附近的一对前轮30和设置在后端18附近的一对后轮32包括前轮胎30-1和后轮胎32-1，其安装在相应的前轮和后轮上。虽然四个车轮，例如一对前轮30和一对后轮32在图1中示出，但也可构想具有更少或更多数量车轮的车辆。如图2所示，一般以34表示的车辆悬架系统可操作地将车身14连接到前后轮30、32，用于保持车轮与路面12之间的接触并用于保持车辆的操纵。悬架系统34包括多个转向节36，其每个均被配置成通过轮毂30-2、32-2和轴承组件(未示出)支撑相应的道路车轮30、32。如图所示，每个转向节36可以通过上控制臂38和下控制臂40可操作地连接到车身14。图2示出了存在于悬架系统34的每个左右前道路车轮30和左右后道路车轮32处的代表性拐角42，每个拐角包括代表性转向节36并可以包括控制臂38和40中的每个。采用位于特定道路车轮处的独立拐角的其它悬架设计对于本领域技术人员是已知的，也是能构想到的。如图所示，车辆10的特征在于车辆乘坐高度，其规定了车身14相对于所选的固定参照系的垂直位置。例如，如图2中所示，车辆乘坐高度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制车辆的空气动力学的系统，其中，所述车辆包括车身，所述车身沿着纵向轴线布置，且具有配置成用于面向迎面而来的环境气流的第一车身端，所述系统包括：车辆控制装置，所述车辆控制装置被配置成用于接收操作者输入以指令所述车辆的目标动态响应；车辆子系统，所述车辆子系统被配置成用于调节所述车辆对所述操作者输入的实际动态响应；可调空气动力学辅助元件，其安装至所述车身；机构，所述机构被配置成用于改变所述可调空气动力学辅助元件相对于所述车身的位置，且因而控制所述环境气流相对于所述车身的移动；至少一个传感器，其布置在所述车辆上，且被配置成用于检测由所述车辆子系统调节的所述车辆的所述实际动态响应；以及控制器，所述控制器被编程为用于调节所述机构，并且被配置成：接收来自所述至少一个传感器的指示所述车辆的所述所检测的经调节的实际动态响应的反馈信号；使用所述车辆的所述所检测的经调节的实际动态响应来确定所述可调空气动力学辅助元件的目标位置；以及经由所述机构来将所述可调空气动力学辅助元件设置到其所述目标位置，以控制所述车辆的所述空气动力学，并且实现所述车辆的所述目标动态响应。

【技术特征摘要】
2015.09.25 US 62/232944;2016.04.07 US 15/0930711.一种用于控制车辆的空气动力学的系统，其中，所述车辆包括车身，所述车身沿着纵向轴线布置，且具有配置成用于面向迎面而来的环境气流的第一车身端，所述系统包括：车辆控制装置，所述车辆控制装置被配置成用于接收操作者输入以指令所述车辆的目标动态响应；车辆子系统，所述车辆子系统被配置成用于调节所述车辆对所述操作者输入的实际动态响应；可调空气动力学辅助元件，其安装至所述车身；机构，所述机构被配置成用于改变所述可调空气动力学辅助元件相对于所述车身的位置，且因而控制所述环境气流相对于所述车身的移动；至少一个传感器，其布置在所述车辆上，且被配置成用于检测由所述车辆子系统调节的所述车辆的所述实际动态响应；以及控制器，所述控制器被编程为用于调节所述机构，并且被配置成：接收来自所述至少一个传感器的指示所述车辆的所述所检测的经调节的实际动态响应的反馈信号；使用所述车辆的所述所检测的经调节的实际动态响应来确定所述可调空气动力学辅助元件的目标位置；以及经由所述机构来将所述可调空气动力学辅助元件设置到其所述目标位置，以控制所述车辆的所述空气动力学，并且实现所述车辆的所述目标动态响应。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器另外地被配置成用于调节所述车辆子系统以促进所述车辆的所述目标动态响应。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述车辆子系统是电子防滑差速器、电动全轮驱动子系统、牵引控制子系统、稳定性控制子系统、主动后轮转向子系统、乘坐高度控制子系统、弹簧速度控制子系统、阻尼控制子系统以及防抱死制动子系统中的一个。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆包括道路车轮，其中，所述车辆的所述所检测的经调节的实际动态响应是所述车身的横摆，并且其中，所述至少一个传感器选自：第一传感器，所述第一传感器被配置成用于检测所述道路车轮的转速，并且将所述所检测的所述道路车轮的所述转速传送至所述控制器；第二传感器，所述第二传感器被配置成用于检测所述车身的横摆率，并且将所述所检测的横摆率传送至所述控制器；以及第三传感器，所述第三传感器被配置成用于检测环境气流相对于所述车辆的速度，并且将所述所检测的所述环境气流的速度传送至所述控制器。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·T·海尔，J·S·李，H·谭，J·R·奥登，J·D·法兰德，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US