CN107010127A - 主动气动元件的基于传感器的闭环控制 - Google Patents
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Abstract
一种控制用于车辆的主动气动元件的方法，包括根据目标气动力确定主动气动元件的目标位置，其可以是基于车辆的动态情况提供的给定值。方法将主动气动元件促动到目标位置且在被促动到目标位置时感测主动气动元件的气动响应特征。根据气动响应特征确定估计的施加气动力，且将估计的施加气动力与目标气动力比较。根据估计的施加气动力和目标气动力确定力误差，且根据力误差和目标气动力确定用于主动气动元件的经改变位置。主动气动元件被促动到经改变位置。
Description
技术领域
本发明通常涉及控制车辆的气动特征。
背景技术
车辆——尤其是高性能汽车，但也包括工业、重型汽车或客车——可以包括多个主动气动元件。与气动有关的车辆设计包括影响车辆拖曳、风噪声、车辆噪声排放和会影响牵引的提升力、与车辆稳定性有关的其他元件的因素。气动设计元件可以包括被动元件和主动控制元件。
发明内容
提供一种控制用于车辆的主动气动元件的方法。方法包括根据目标气动力确定用于主动气动元件的目标位置。目标气动力可以是基于车辆的动态情况提供的给定值。主动气动元件被促动到目标位置。
方法将主动气动元件促动到目标位置，且在其被促动到目标位置时感测主动气动元件的气动响应特征。根据气动响应特征确定估计的施加气动力，且将估计的施加气动力与目标气动力比较。
随后，根据估计的施加气动力和目标气动力的比较，确定力误差。根据力误差和目标气动力确定用于主动气动元件的经改变位置。主动气动元件被促动到经改变位置。
从用于执行所公开结构、方法或二者的一些最佳模式和其他实施例的下列详细描述可以理解本发明主体的上述特征和优点以及其他特征和优点。
附图说明
图1是具有至少两个主动气动元件的通常车辆的示意性侧视图。
图2是主动气动元件的示意性详细视图，其是经由包括在图1所示车辆后部的力传感器的结构安装的翼状物。
图3是另一主动气动元件的示意性详细视图，其是安装到图1所示车辆的前部车身下方且具有安装在附近的压力传感器阵列的导流器。
图4是图1所示车辆的示意性侧视图，其配置为具有另一替换的主动气动元件，即安装在车辆后部的扰流板。
图5是用于控制车辆中主动气动件的过程的方块图或流程图，例如图1和4所述的那些，其具有基于力的闭环反馈。
图6是用于控制车辆中主动气动件的过程的方块图或流程图，例如图1和4所述的那些，其具有基于压力的闭环反馈。
具体实施方式
参见附图，在附图中可能的情况下相同的附图标记对应于相同或类似的部件。图1大致示出或显示了车辆10，其可以是混合动力车辆、电动车或常规车辆。车辆10被显示为小轿车或运动型车辆，但是目的是一般地表示许多不同类型的汽车或其他车辆。
车辆10显示在图1中，车身12和多个车轮14驱动地将车身12连接到道路表面或地面平面16。如在本文使用的，车身12通常是指车辆的结构，包括底盘，如果其从车身板分开的话。
车轮14可以被多个牵引源或原动机驱动，包括但不限于：内燃发动机、电机和其组合。进而，车轮14遵从多个自主或半自主偏航控制系统，包括但不限于：电子稳定性控制、防抱死系统或主动差速器。
尽管本发明可以针对具体应用或行业，但本领域技术人员应理解本发明的更宽适用性。本领域技术人员还应理解例如“上”、“下”、“向上、“向下”、“前”、“后”、等是用于描述附图的，而不代表对本发明范围的限制，本发明的范围通过所附权利要求限定。任何数字设定，例如“第一”或“第二”仅是说明性的且目的不是以任何方式限制本发明的范围。
一个附图所示的特征可以与任何附图中所示的特征组合、由其替换或改变。除非特别说明，没有特征、元件或限制与任何其他特征、元件或限制相互排斥。进而，特征、元件或限定不是用于操作所必须的。附图所示的任何具体构造仅是说明性的且所示的具体构造不是权利要求或描述的限制。
图1示意性地示出了控制器或控制系统20，其与车辆10中的许多系统和部件经由有线或无线通信协议通信。控制系统20代表车辆20的整个控制和计算架构。控制系统20包括足够量的存储器和处理能力，以从所有系统接收信号输入，且输出命令、数据或指令到所有系统，控制系统20对所有系统发出命令或进行监测。
控制系统20是电子装置，其配置，即构造且编程为，调节车辆10的系统和部件。控制系统20可以配置为中央处理单元(CPU)，其还配置为调节发动机或其他原动机的运行。替换地，控制系统20可以是仅用于本文描述的系统的专用控制器。控制系统20包括存储器，其至少一些是实体和非瞬时的。存储器可以是参与提供计算机可读数据或过程指令的任何可记录的介质。这种介质可以采取许多形成，包括但不限于非易失介质和易失介质。
用于控制系统20的非易失介质可以包括例如光盘或磁盘和其他永久存储器。易失介质可以包括例如动态随机存储器(DRAM)，其可以构成主存储器。这种指令可通过一个或多个传递介质传递，包括同轴线缆、铜导线和光学纤维，包括含有联接到计算机处理器的系统总线的导线。控制系统20的存储器也可以包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他介质、CD-ROM、DVD任何其他光学介质等。控制系统20可配置或配备有其他所需的计算硬件，例如高速时钟；必需的模拟-数字(A/D)和数字-模拟(D/A)电路；输入输出电路和装置(I/O)；以及适当的信号调节和缓冲电路。控制系统20所需的或可访问的任何算法可以存储在存储器中且自动地执行以提供所需的功能
车辆10优选包括多个传感器(并未示出其所有)，用于监测与车辆行驶和操作有关的运行。多个车轮速度传感器可以布置在车身12上，用于检测每一个道路车轮14的旋转速度。每一个车轮速度传感器还可以被配置为将经检测的相应道路车轮14的旋转速度通信到控制系统20，而控制系统20可以配置为将从相应车轮速度传感器接收的数据与车辆10的道路速度关联。
车辆10还可以包括一个或多个偏航传感器，其配置为检测相对于地面平面16的车身12上的偏航力矩或速率，且将经检测的偏航速率通信到控制系统20。另外，车辆10可以包括转向传感器，其操作性地连接到方向盘(未示出)且配置为检测车辆10运行期间方向盘的角度。车辆10的目的方向可以通过转向角度识别，所述转向角度通过转向传感器检测并被通信到控制系统20。
车辆可以另外包括在车身12的上部部分上的环境传感器，其配置为检测车身上的空气速度，其可以是环境气流相对于车辆10的速度。环境空气速度传感器可以另外配置为将环境气流的经检测速度通信到控制系统20。环境空气速度传感器例如可以是皮托静态管，其配置为检测在相对于车身12的特定位置处的环境气流的压力，例如乘客车厢的顶部或车身12的前端。控制系统20可以配置为将测量的压力与气流速度关联。
上述传感器中的一些可以是旋转位置传感器、直线位置传感器、超声波传感器、激光传感器、和基于惯性的加速度传感器的形式。可以从皮托管或提供惯性估计的其他车辆动态信息确定航向角的计算。可以从歧管绝对压力和外部空气温度获得空气密度的计算。
车辆10包括一个或多个系统，用于主动控制车辆行驶和操作。这可以包括用于控制一个或多个主动气动元件的位置的一个或多个程序且还可以包括配置为响应于基于运行状态的控制信号而调整悬架缓冲和/或前部和后部悬架高度的主动悬架系统。
车辆10可以进一步包括主动制动系统，其可以包括防抱死或其他特征。车辆10可以包括主动转向系统，配置为响应于运行状态控制车辆转向率。
车辆10包括一个或多个主动气动元件，其中的两个显示在图1中(且第三个示例性的主动气动元件显示在图4中)。主动气动元件可以每一个相对于车身12运动或被铰接到多个位置。
图中的主动气动元件仅是示意性和说明性的，且可以代表几类气动元件。另外，所示的主动气动元件可以是运行一致的多个元件的图示，例如是小偏转器、扰流板或翼状物的阵列。
在图1所示的构造中，主动气动元件中之一(定位在车身12后部)是翼状物30，且主动气动元件中的另一个(定位在车身12前部和下方)是车身下方导流器或导流器32。示例性的主动气动元件是位置可变的，以选择性地在车辆10上提供气动向下力。
气动向下力是沿负Z轴线(即朝向地面平面16)的气动提升力，其施加到车辆车身12。向下力随后对车轮14施加增加的法向力，其可以增加车轮14和道路表面之间的摩擦力(抓持)。然而，应注意，其他主动气动元件可以用于形成其他气动效果，例如减阻或侧向稳定性，且本文所述的主动气动元件还可以贡献其他气动效果。
一个或多个促动器铰接主动气动元件。在一些构造中，具体或专用促动器将控制各主动气动元件。在其他构造中，一个促动器可以控制多个主动气动元件。如图1示意性地示出的，翼状物促动器34配置为将翼状物30定位在多个位置，且导流器促动器36配置为将导流器32定位在多个位置中的任何一个。
还参见图2和3，并继续参考图1，示出了车辆10的主动气动元件的详细视图。图2示出了在车身12后部的一部分上的翼状物30，且图3示出了在车身12的下部部分上的导流器32。
如图2所示，力传感器40操作性地设置在翼状物30和车身12之间。在所示构造中，翼状物30安装在一个或多个支柱或臂上。力传感器40读取翼状物30和车身12之间施加的力，使得力传感器40提供通过翼状物30传递给车辆10的向下力的直接或间接的测量。在许多构造中，存在保持翼状物30的多个臂，使得每一个臂可以包括力传感器40。力传感器40用于基于主动气动元件位置确定气动响应特征。
翼状物促动器34控制或设置翼状物30到不同位置，位置中的一个显示为实线而另一个显示为虚线。翼状物30的不同位置或角度生产不同量的向下力。此外，车辆10的速度和环境空气情况，除了其他因素外，影响通过在任何位置的翼状物30产生的向下力的量。
如图3所示，一个或多个压力传感器或压力感测阵列42位于导流器32附近。示出的压力感测阵列42包括两个管，皮托管43和静态管44，其每一个操作性地连接到一个或多个压力传感器46或传感装置，例如压电芯片或多个压电芯片。但是，应注意，也可以使用一个或多个组合的皮托静态管。车辆10还可以包括额外的压力感测结构，例如类似地定位的上静态管47或皮托静态管。
压力感测阵列42的管确定在导流器32处或附近流动的空气速度。一个管，即皮托管43，平行于气流取向，且感测驻点压力；和一个管，即静态管44，垂直于气流取向，且感测静压力。一些构造可以使用组合，皮托静态管感测驻点和静压力，以及一结构设置在气流中。压力感测阵列42用于基于主动气动元件的位置确定气动响应特征。
另外，压力传感器46可以包括压差传感器，其仅确定驻点压力和静压力之间的压差。驻点压力和静压力之间的差是动压力，其可以用于确定气流的速度。替换地，皮托管43和静态管44可以位于导流器32的前部，使得压力感测阵列42被在经过导流器32下方之前增加的空气速度所影响。
在压力感测阵列42处的近似气流速度(空气速度)可以通过一个或多个方程或计算式确定，包括例如：速度＝[2*(p_驻点-p_静态)/密度]1/2。其中密度是环境或大气情况的特征，包括温度、压力和湿度；和驻点压力(p_驻点)，静压力(p_静态)，或动压力(p_驻点-p_静态)是从压力感测阵列42获得的。
导流器促动器36控制或设置导流器32到不同位置，位置中的一个以实线示出且另一个以虚线示出。应注意，导流器32可以替换地从车身12中退回和垂直地展开，与旋转相抵抗(如图3所示)。
导流器32的不同位置或角度产生不同量的向下力。导流器32通过限制空气在车辆10的前部下方可流动通过的空间而增加气流速度。如果导流器32使得在车辆10前部下方的气流速度(即车身下方空气速度)大于车辆10前部上方的气流速度(即车身上方空气速度)，则导流器32将带来气动向下力。
所示的车辆10包括至少与力传感器40和翼状物促动器34通信的气动控制器50，和压力感测阵列42和导流器促动器36。气动控制器50配置为指示翼状物促动器34和导流器促动器36以分别调整翼状物30和导流器32的位置。气动控制器50可以是控制系统20的模块或部分，或可以是与控制系统20通信的分开的控制结构。
还参见图4，并继续参考图1-3，车辆10显示为具有不同主动气动元件构造。图4显示了具有扰流板60的车辆10，扰流板操作性地附接到车身12的后部，代替图1所示的后部翼状物30。
通常，扰流板是具有在仅一侧上运动的气流的主动气动元件，且翼状物是在两侧上具有运动的气流的主动气动元件。针对图1描述的技术和控制方法还可以应用于图4所示的构造。
扰流板60的位置经由扰流板促动器62控制。随着扰流板60展开，即运动离开车身12，其改变气流且向下力形成，这取决于车辆10的动态特性和其他情况。因此，气动控制器50可以展开扰流板60以形成目标水平的向下力。
现在参见图5，并继续参考图1-4，显示了方法或控制方案100，其通过部分方块图或流程图示出，其用于控制车辆的主动气动元件，例如在图1-4所示的任何构造下的车辆10。图5所示的控制方案100利用基于力的反馈以改善通过受控的主动气动元件传递的力的准确性。
可以参考车辆10的部件在这里描述控制方案100。然而，控制方案100还可以完全或部分地用在具有不同架构、构造或能力的车辆上，且用于具有不同气动效果的主动气动元件。图5示出了用于确定主动气动元件的位置一些输入、考虑和步骤，但是并不是完全的控制图也不是算法。
图块110：起动/循环。
控制方案100可以不断地的运转或循环运行，例如在车辆10运行的任何时候。替换地，控制方案100可以在具体情况下或在具体条件下启动。控制系统20、气动控制器50、车辆10的另一控制器或其组合可以执行控制方案100。
图块112：车辆动态特性处理器。
控制方案100包括监测车辆10的动态驱动情况。车辆动态特性处理器是软件的集合，其产生经处理和估计的信号(所述信号代表通过测量和司机请求获得的车辆10的当前状态)，且可以并入到其他控制器架构，例如控制器20，或可以是专用控制系统的一部分。除了控制偏航影响系统，车辆动态特性处理器将确定主动气动元件需要或请求的气动力的水平。例如，控制系统20可以确定有益于车辆动态特性的向下力的总量。
图块114：主动气动元件的力的确定。
根据对总向下力的需要，可以确定各主动气动元件所需的力。例如，气动控制器50可以确定要通过翼状物30、导流器32或两者产生的向下力的目标量，以满足车辆10的驱动动态特性需求。目标气动力可以基于车辆10的动态情况提供到气动控制器50，例如从控制系统20的另一部分。
用于车辆10的总目标气动向下力和各主动气动元件的目标向下力可以通过控制系统20基于车辆动态特性的许多参数确定。这种参数包括但不限于：前部和后部车辆悬挂系统高度、俯仰、翻滚、航向角、空气速度和车辆速度。此外，操作者需求(包括来自自主或半自主系统的，类似适应性巡航控制)可作为这种确定的因素。车辆动态特性处理器还可以并入侧向和纵向加速度、车轮速度和车轮打滑、和偏航率，以确定主动气动元件请求的气动向下力的水平。
图块116：主动气动元件位置确定。
控制方案100根据目标气动力确定用于主动气动元件的目标位置。该位置基于在变化情况下的主动气动元件的测试和特征来计算，例如在风洞中或通过计算流体动态特性软件，且可以通过车辆10或通过通信网络从查找表或多项式方程实时地确定。
例如，为了产生在车身12的后部的目标气动向下力，翼状物30可以置于一具体角度。气动控制器50或控制系统20可以确定用于翼状物30的目标位置。
图块118：到目标位置的元件促动器控制。
控制方案100包括控制促动器，以实体地将主动气动元件置于目标位置。例如，气动控制器50可以控制翼状物促动器34，以将翼状物30置于目标位置，其可以是上攻角度。这可以通过让翼状物30从实线所示位置运动到虚线所示位置而发生。
一旦翼状物促动器34已经将翼状物30置于目标位置，期望的向下力被转继回到车辆动态特性处理器，使得通过翼状物30施加的估计向下力可以并入到对车辆10的驱动动态特性计算中。优选地，通过翼状物30产生的实际向下力等于图块114中确定的目标气动力。
图块120：力传感器阵列。
随着主动气动元件被设定到目标位置，控制方案100还包括感测主动气动元件和车辆10之间的施加力。例如，在所示构造中，力传感器40感测翼状物30和车身12之间施加的力。力传感器阵列基于主动气动元件的位置确定气动响应特征。
图块122：计算测量的气动力。
根据通过力传感器40感测的施加力，控制方案100确定或计算主动气动元件处的实际或测量气动力。施加到力传感器40的力表示通过翼状物30产生的实际向下力。力传感器40施加的力和翼状物30的实际向下力之间的确切关系可以通过测试或校准确定。
在所示的构造中，通过用于翼状物30的基本上垂直的支撑臂，可以存在在力传感器40处的施加力和通过翼状物30引入到车身12的测量向下力之间的直接关系。然而，在其他构造中，例如仅在支撑结构的一部分中或在成角度的臂支撑件中具有力传感器40的构造中，可以存在力传感器40处施加的力和在翼状物30处的实际向下力之间的非线性关系或间接关系。
比较124：目标气动力对测量气动力。
控制方案100将测量的气动力与目标气动力比较，且确定由此带来的力误差或力差。测量的气动力和目标气动力的比较代表翼状物30的目标位置是否产生期望的向下力。因此，控制方案100具有闭环130，其验证主动气动元件处的向下力。
控制方案100根据力误差和目标气动力而确定用于主动气动元件的经改变位置。如果从力传感器40而来的测量力基本上等于目标气动力，则比较124将得到基本上为零的力误差这一结果，且通过图块116实现的经改变位置基本上与用于翼状物30的目标位置相同。
然而，如果从力传感器40而来的测量力与目标气动力不同，则控制方案100将控制翼状物促动器34，以将翼状物30置于经改变位置。图块116将经改变位置输出到图块118处的元件促动器，使得主动气动元件的位置被物理调整。应注意，闭环修改可以在迭代循环上发生，使得力误差仅用于改变相同的目标气动力。闭环修改可以休眠，直到能确定当前请求的目标气动力是否被满足，其与之前请求目标不同。
现在参见图6，并继续参考图1-5，显示了方法或控制方案200，其通过部分方块图或流程图示出，用于控制车辆的主动气动元件，例如针对图1-4所述的车辆10，和其他车辆。图6所示的控制方案200利用基于压力的反馈，其与图5所示的控制方案100的基于力的反馈不同，以改善通过受控主动气动元件传递的力的准确性。
可以参考车辆10的部件描述控制方案200，具体是参考导流器32。然而，还可以在具有不同架构、构造或能力的车辆上和在具有其他气动效果的主动气动元件上完全或部分地利用控制方案200。图6示出了用于确定主动气动元件的位置的一些输入、考虑和步骤，但是并不是完全的控制图也不是算法。
图块210：起动/循环。
控制方案200可以不断地的运转或循环运行，例如在车辆10运行的任何时候。替换地，控制方案200可以在具体情况下或在具体条件下启动。控制系统20、气动控制器50、车辆10的另一控制器或其组合可以执行控制方案200。
图块212：车辆动态特性处理器。
控制方案200包括监测车辆10的动态驱动情况。车辆动态特性处理器是软件的集合，其产生经处理和估计的信号(所述信号代表通过测量和司机请求获得的车辆10的当前状态)，且可以并入到其他控制器架构，例如控制器20，或可以是专用控制系统的一部分。除了控制偏航影响系统，车辆动态特性处理器将确定主动气动元件需要或请求的气动力的水平。例如，控制系统20可以确定有益于车辆动态特性的车辆10上的向下力的总量。
图块214：主动气动元件的力的确定。
根据对总向下力的需要，可以确定各主动气动元件所需的力。例如，气动控制器50可以确定要通过导流器32、翼状物30或两者产生的向下力的目标量，以满足车辆10的驱动动态特性的需要。替换地，目标气动力可以基于车辆10的动态情况提供到气动控制器50，例如从控制系统20的另一部分。
图块216：主动气动元件位置确定。
控制方案200根据目标气动力确定用于主动气动元件的目标位置。该位置基于在变化情况下的主动气动元件的测试和特征来计算，例如在风洞中或通过计算流体动态特性软件，且可以通过车辆10或通过通信网络从查找表或多项式方程实时地确定。
例如，为了生产在车身12的前部的目标气动向下力，导流器32可以置于具体角度。气动控制器50或控制系统20可以确定用于导流器32的目标位置。
图块218：到目标位置的元件促动器控制。
控制方案200包括控制促动器，以将主动气动元件置于目标位置。例如，气动控制器50可以控制导流器促动器36，以将导流器32置于目标位置，其可以是赋予导流器32或导流器促动器36的旋转角度。一旦导流器促动器36已经将导流器32运动或置于到目标位置，则期望向下力被转继回到车辆动态特性处理器，使得通过导流器32施加的估计的向下力可以并入到用于车辆10的驱动动态特性计算中。
导流器32通过增加在车身12前部下方的气流速度而在车辆10上产生向下力。如果通过导流器32造成的空气速度大于在车身12前部上方的空气速度(即车身上方空气速度)，则速度差在车身12前部上造成向下力。优选地，通过导流器32在目标位置产生的向下力等于图块214确定的目标气动力。
图块220：压力感测阵列。
随主动气动元件被设定到目标位置，控制方案200还包括感测通过主动气动元件形成的气流的压力。具体说，在所示构造中，压力感测阵列42感测紧在导流器32后方的气流压力，其可以用于确定通过将导流器32促动到目标位置而形成的气流速度。
额外的压力传感器和压力感测结构可以用于控制方案200。例如，上静态管47可以确定车身12上侧的静压力。控制方案200使用压力感测阵列以基于主动气动元件的位置确定气动响应特征。
图块222：输入车辆情况、环境情况、或常量。
控制方案200例如可以利用环境空气情况、常量或从车辆10周围的环境情况确定的变量作为输入，用于计算通过主动气动元件形成的空气速度。具体说，温度、压力和湿度会影响导流器32处形成的空气速度。
进而，车辆速度可以用作对控制方案200的输入。所有输入可以通过控制系统20、气动控制器50或其他控制系统供应，且可以基于各种传感器、算法或查找表确定。
图块224：根据感测压力计算经校准空气速度。
控制方案200确定、计算或估计通过主动气动元件形成的空气速度。例如，根据由压力感测阵列42确定的动压力(其是静态管44处的静压力和皮托管43处的驻点压力之间的差)和环境空气情况，空气速度可以被确定为速度＝[2*(p_动态)/密度]1/2。其中气流的密度是从环境情况确定的变量。
替换地，控制方案可根据动压力仅使用常量计算经校准空气速度(CAS)，使得空气速度可以被确定为：速度＝a0*{5*[(p_动态)/P0+1]2/7-1}1/2。其中P0是海平面的标准压力，且a0是在十五摄氏度时声音的标准速度。应注意，其他方法可以用于根据一个或多个压力传感器的输出确定、计算或估计通过导流器32产生的空气速度。
图块226：施加估计实际气动力。
根据通过压力感测阵列42的输出确定的空气速度(图块224)和从输入情况得到的车辆速度(图块222)，控制方案200确定或计算当前通过主动气动元件施加的估计气动力。替换地，代替车辆速度，控制方案200可以使用例如安装在乘客车厢顶部或车身12前端处的环境空气速度传感器。
在车身12前部下方的气流速度(即车身下方空气速度)和车身12前部上方的气流速度(即车身上方空气速度)之间的差造成气动向下力。这种效果类似于通过飞机翼产生的气动提升力，但是沿相反方向，使得来自导流器32的向下力可以被称为负提升力。
因此，控制方案根据压力感测阵列42估计导流器32后方的空气速度且将其与车身12前部上方的气流速度比较。可以存在车辆速度和车身12前部上方运动的空气速度之间的经校准关系。车身12前部上方的气流速度和车辆速度之间的确切关系可以通过测试或特征化确定，例如在风洞中或通过计算流体动态模拟确定。
在替换构造中，控制方案200可以利用静态管44和上静态管47，以确定车身12下方的静压力和车身12上方的静压力之间的差。两个静压力和传递到车身12的气动向下力之间的关系可以在风洞中或通过计算流体动态特性而特征化。压差传感器可以用于输出静态管44和上静态管47之间的压差。
控制方案200可以通过包括在气动控制器50或控制系统20中的关系模型或查找表访问特征化的向下力关系。因此，车身12下方的静压力和车身12上方的静压力可以用于估计在该当前位置从导流器32施加的气动力。
进而，车身12的顶部和底部之外的位置之间的压差可以用于确定施加到车辆10的气动向下力。基于车身12的几何结构和气动性能，可以存在其他位置以确定压差，该压差表示正被产生的向下力的量。
比较228：目标气动力对估计气动力。
控制方案200将估计气动力(来自图块226)与目标气动力(来自图块214)比较，且由此确定力误差或力差。估计气动力和目标气动力的比较代表导流器32的目标位置是否在车辆10上产生期望的向下力。因此，控制方案200具有闭环230，其验证主动气动元件处的向下力。
控制方案200根据力误差和目标气动力而确定用于主动气动元件的经改变位置。如果从压力感测阵列42获得的估计气动力基本上等于目标气动力，则比较228几乎不形成或形成很小的力误差，且经改变位置与用于导流器42的目标位置相同。
然而，如果从闭环230而来的估计气动力不同于目标气动力，则控制方案200将控制导流器促动器36，以将导流器32置于经改变位置。应注意，从闭环230而来的修改可以在迭代循环上发生，使得力误差仅用于修改同一目标气动力。闭环230的修改可以休眠，直到能确定当前请求的目标气动力是否被满足，其与之前的请求力不同。
详细的描述和附图是对本文所述主题的支持和叙述。尽管已经详细描述了一些最佳模式和其他实施例，但是存在各种替换设计、构造和实施例。
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年9月25日提交的美国临时申请No.62/232,797的权益和2015年9月25日提交的美国临时申请No.62/232,788的权益，二者通过引用全部合并于此。
Claims (12)
1.一种控制用于车辆的主动气动元件的方法，方法包括：
将主动气动元件促动到目标位置，其中目标位置被配置为提供目标气动力，且所述目标气动力基于车辆的动态情况被提供；
在被促动到目标位置时感测主动气动元件的气动响应特征；
根据气动响应特征确定估计的施加气动力；
将估计的施加气动力与目标气动力比较；
根据估计的施加气动力和目标气动力的比较确定力误差；
根据力误差和目标气动力确定用于主动气动元件的经改变位置；和
将主动气动元件促动到经改变位置。
2.如权利要求1所述的方法，
其中感测气动响应特征包括，在被促动到目标位置时感测在主动气动元件处的施加力，使得估计的施加气动力是测量的气动力；和
根据测量的气动力和目标气动力的比较确定力误差。
3.如权利要求2所述的方法，其中主动气动元件是翼状物且目标位置和经改变位置是翼状物的旋转角度。
4.如权利要求3所述的方法，其中感测在翼状物处的施加力包括，通过设置在翼状物和车辆之间的力传感器来测量力。
5.如权利要求1所述的方法，其中感测气动响应特征包括确定在主动气动元件附近的动压力，且进一步包括：
根据动压力计算车身下方空气速度；
确定车辆的车身上方空气速度；和
根据车身下方空气速度和车身上方空气速度之间的差计算估计的施加气动力。
6.如权利要求5所述的方法，进一步包括:
感测主动气动元件附近的静压力；
感测主动气动元件附近的驻点压力；和
根据驻点压力和静压力之间的差确定动压力。
7.如权利要求6所述的方法，其中根据车辆的速度确定所述车身上方空气速度。
8.如权利要求7所述的方法，其中车身下方空气速度被计算为动压力除以环境气流密度得到的商的2倍的平方根。
9.一种车辆，包括:
主动气动元件，设置在车辆下侧且相对于车辆在多个位置之间可动；
促动器，配置为将主动气动元件定位在多个位置处；
压力感测阵列，在主动气动元件附近，且配置为确定动压力；
气动控制器，与压力感测阵列和促动器通信，且配置为通过以下方式指示促动器：
接收基于车辆的动态情况提供到气动控制器的目标气动力；
根据目标气动力确定主动气动元件的目标位置；
控制促动器以将主动气动元件置于目标位置；
从压力传感器阵列确定动压力；
根据动压力计算车身下方空气速度；
确定车辆的车身上方空气速度；
根据车身下方空气速度和车身上方空气速度之间的差计算估计的施加气动力；
将估计的施加气动力与目标气动力比较；
根据估计的施加气动力和目标气动力的比较确定力误差；
根据力误差和目标气动力确定用于主动气动元件的经改变位置；和控制促动器以将主动气动元件置于经改变位置。
10.如权利要求9所述的车辆，
其中压力感测阵列包括：
静压力传感器，设置在主动气动元件附近，使得静压力传感器配置为确定由主动气动元件造成的气流的静压力；和
驻点压力传感器，设置在主动气动元件附近，使得驻点压力传感器配置为确定通过主动气动元件造成的气流的驻点压力；和
其中气动控制器配置为根据驻点压力和静压力之间的差确定动压力。
11.如权利要求10所述的车辆，其中气动控制器进一步配置为将车身下方空气速度计算为动压力除以环境气流密度得到的商的2倍的平方根。
12.一种车辆，包括:
主动气动元件，相对于车辆在多个位置之间可运动；
力传感器，操作性地设置在主动气动元件和车辆之间，且配置为读取主动气动元件和车辆之间的施加的力；
促动器，配置为将主动气动定位在多个位置；
气动控制器，与力传感器和促动器通信，且配置为通过以下方式指示促动器：
接收基于车辆的动态情况提供到气动控制器的目标气动力；
根据目标气动力确定主动气动元件的目标位置；
控制促动器以将主动气动元件置于目标位置；
在主动气动元件设定到目标位置时通过力传感器确定主动气动元件和车辆之间的施加的力；
根据施加的力确定测量的气动力；
将测量的气动力与目标气动力比较；
根据测量气动力和目标气动力的比较确定力误差；
根据力误差和目标气动力确定用于主动气动元件的经改变位置；和
控制促动器以将主动气动元件置于经改变位置。
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Application publication date: 20170804 |
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