CN108725606A - 车辆和用于减小车辆的空气动力学阻力的方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于控制车辆的操作和/或减小车辆的空气动力学阻力的车辆和方法。用于控制无人车辆的操作的方法包括确定车辆是否未被占用。该方法进一步包括识别由于车辆的部件的受控振动而减小车辆的空气动力学阻力引起的能量节省。此外，该方法包括将受控振动施加于车辆的部件。

Description

车辆和用于减小车辆的空气动力学阻力的方法

引言

本发明总体涉及车辆空气动力学，并且更具体地涉及将振动施加于车辆的外部部分，以减小阻力并且提高车辆的燃料效率。

为了降低燃料成本和/或排放以及其它问题，一直以来人们都在努力改进车辆的燃料效率。例如，一些努力侧重于车身的空气动力学设计。其它努力已集中在改进内部部件将动力从燃料转换成直线车辆运动的效率。又一些其它努力侧重于通过改进的燃料组分和燃料添加剂而改进从燃烧获取的能量效率。

自主车辆的开发已潜在地开辟了改进车辆空气动力学地新途径，以减小空气动力学阻力并且增强燃料效率。例如，人类操作者无法物理地或舒适地驾驶的设计或状况现可用在无人模式中。此外，人类无法物理地或舒适地乘坐的设计或状况现可用于无人车辆。

因此，期望提供用于减小车辆的空气动力学阻力的方法。例如，期望提供用于减小诸如无人的无人驾驶车辆的无人车辆的空气动力学阻力的方法。此外，结合附图和本发明的背景技术，从本发明和所附权利要求的后续详细描述中，本发明的其它期望特征和特点会变得显而易见。

发明内容

提供一种用于控制无人车辆的操作的方法。该方法包括确定车辆未被占用。该方法进一步包括识别由于无人车辆的部件的受控振动而减小无人车辆的空气动力学阻力引起的能量节省。此外，该方法包括将受控振动施加于无人车辆的部件。

提供一种用于减小车辆的空气动力学阻力的方法。用于减小车辆的空气动力学阻力的方法包括将具有所选择振幅和所选择频率的受控振动施加于车辆的外表面。

提供一种车辆，该车辆包括振动装置，该振动装置构造成将受控振动施加于车辆的外表面。该车辆进一步包括用于感测车辆参数的传感器。此外，该车辆包括处理器，该处理器与传感器通信并且构造成通过分析车辆参数来识别由于将受控振动施加于车辆的外表面引起的潜在能量节省，并且激活振动装置以将受控振动施加于车辆的外表面。

提供该发明内容，从而以简单的形式介绍对概念的选择，这些概念将在下文在具体实施方式中做进一步描述。该发明内容既不旨在识别所要求主题的关键特征或基本特征，也不旨在用作确定所要求主题的范围的辅助。

附图说明

之后会结合以下附图来描述本发明，其中，类似的附图标记指代类似的元件，以及

图1是根据本文提供的实施例的车辆的透视图；

图2是示出图1的车辆和根据本文提供的实施例的用于减小车辆的空气动力学阻力的系统的示意图；以及

图3是示出根据本文提供的实施例的用于减小车辆的空气动力学阻力的示例性方法的步骤的流程图。

具体实施方式

以下详细描述在本质上仅仅是示例性的并且并不旨在限制本发明或者本发明的应用和使用。此外，并不旨在受前述背景技术或以下详细描述中呈现的任何原理所限制。

以下描述涉及“连接”或“联接”在一起的元件或特征。如本文所使用的是，“连接”可涉及机械地连结于另一元件/特征件(或与之直接地连通)的一个元件/特征件，且并非必须是直接地连接。类似地，“联接”可涉及直接地或间接地连结于另一元件/特征件(或与之直接地或间接地连通)的一个元件/特征件，且并非必须是机械地联接。然而，应理解的是，虽然两个元件在一个实施例中可在下文描述为经“连接”，但在替代的实施例中，类似的元件可经“联接”，且反之亦然。因此，虽然本文示出的示意图示出元件的示例布置，但在实际的实施例中可存在附加的中介元件、装置、特征件或部件。

此外，本文描述的各个部件和特征件可涉及使用诸如第一、第二、第三等等的特定数值描述符，以及诸如水平和垂直的位置和/或角向描述符。然而，此种描述符可单独使用来用于与附图相关的说明性目的，并且不应解释为限制，因为各种部件可在其它实施例中重新设置。还应理解的是，图1-3仅仅是说明性的并且可并不按比例绘制。

本文的实施例提供了，通过将受控振动选择性地施加于车辆的所选择外表面、即通过使得车辆的外表面振动来减小车辆的空气动力学阻力。已确定的是，取决于各种车辆参数，以所选择频率和振幅来振动所选择外表面能减小空气动力学阻力。提供本文的方法、系统和车辆，以确定受控振动是否最佳地施加于外表面，并且确定提供此种受控振动所施加的能量是否小于由于空气动力学阻力减小产生的能量节省。

图1示出车辆10。示例性车辆10是汽车、卡车或SUV。在示例性实施例中，车辆10是无人车辆，即并不需要人类驾驶员并且并不容纳乘客的自主车辆。如图所示，车辆10具有外表面12。示例性外表面12可通过车辆10的各个部件形成，包括机罩、车顶、行李箱盖、前饰板、罩、空气入口面板、后饰板、挡风玻璃、车窗、升降门、扰流板、车门、车顶行李架、车身面板、轮罩盖或底盘部件。

如图进一步所示，车辆设有处理器14，该处理器与传感器16、传感器18和激活装置20通信。激活装置20构造成将受控振动施加于车辆10的外表面12。在某些实施例中，激活装置20可物理地联接于车辆10的外表面12。确切地说，在图1中，激活装置20联接于由车辆10的机罩形成的外表面12。

在示例性实施例中，传感器16构造成感测车辆是否未被占用。确切地说，由于自主车辆10可选择性地自驱动或人类驱动，因而传感器16可感测车辆中是否存在驾驶员，和/或感测车辆10中是否存在乘客。传感器16可使用任何合适的传感器装置或系统，用于感测车辆是否未被占用。例如，传感器16可在车辆或地板中包含重量或质量传感器、热量传感器、运动传感器、麦克风、加速度计、应变计、照相机、红外传感器或照相机或其它合适的传感器。此外，虽然在图1中示出单个传感器16，但应理解的是，传感器16可具有多个传感器、包括不同类型的传感器。

在示例性实施例中，传感器18感测车辆参数，例如高度、温度、气压、车辆速度和方向、车辆横摆率、空气速度和方向、路况、道路坡度、方向盘位置、车辆加速度、发动机转矩以及轮胎气压。车辆10可设有多个传感器18，包括多个用于感测选择车辆参数的各个类型传感器。示例性传感器18可以是用于例如来自全球定位系统(GPS)或其它定位系统、罗盘、气压计、速度计、温度计、微机电系统(MEMS)装置、压阻式应变计、电容装置、磁性装置、压电装置、光学装置、电位装置、谐振装置或惯性装置的远程处理信息的接收器。

可一起考虑传感器16和传感器18来形成诊断系统。可采用诊断系统来感测和测量所描述的参数。此外，传感器16和18通过有线或无线连接电子地联接于处理器14。处理器14可包括用于接收和转换来自每个传感器16和18的信息并且用于处理信息的各种模块。此外，处理器14可包括用于存储比较数据库的存储器或者与该存储器通信。例如，处理器14可从传感器16接收这样的数据，该数据指示在车辆座椅和地板上测得小于5千克(kg)、即基本上没有附加的重量或质量。因此，处理器14可将从传感器16接收的数据与阈值数值相比较，以确定车辆是否未被占用。此外，处理器14可从传感器18接收与车辆参数相关联的数据，这些车辆参数选自高度、温度、气压、车辆速度和方向、车辆横摆率、空气速度和方向、路况和或轮胎气压。

处理器14进一步联接于激活装置20。每个示例性激活装置20构造成将受控振动施加于车辆10的所选择外表面12。车辆10可包括多个激活装置20，在诸如机罩、车顶、行李箱盖、前饰板、罩、空气入口面板、后饰板、挡风玻璃、车窗、升降门、扰流板、车门、车顶行李架、车身面板、轮罩盖或底盘部件的每个外部部件处包括多个激活装置20。

在示例性实施例中，每个激活装置20构造成将受控振动施加于激活装置20所联接的外表面12。确切地说，每个激活装置可构造成取决于车辆状况而施加所选择频率和所选择振幅的振动。示例性激活装置20是惯性振动器、电动激励器、声源、压电致动器、主动机械联动件、变矩器离合器滑移件、电动驱动电形状记忆合金或主动悬架减震器。此种激活装置20可联接于另一车辆部件，以将来自另一部件的动能转换成施加于外表面12的振动能量。此外，示例性激活装置20可联接于诸如汽车电池的动力源，并且由来自动力源的激发能量驱动。

处理器14进行编程或经编程，以计算用于在每个激活装置20处以所选择频率和所选择振幅施加受控振动的能量成本。例如，处理器14可进行编程或经编程，以计算在每个激活装置20处施加每个受控振动所需的激发能量。此外，示例性处理器14构造成分析从传感器18接收的车辆参数，并且识别由于每个激活装置20或者激活装置20的所选择组合施加的受控振动而减小车辆10的空气动力学阻力引起的能量节省。例如，处理器14可具有与由于使得每个所选择外表面12以所选择频率和所选择振幅振动引起的空气动力学阻力减小相关的经编程等式或表格。

在某些实施例中，处理器14可将由于车辆10的空气动力学阻力减小引起的能量节省和用于在每个所选择激活装置20处施加受控振动的能量成本(即，激发能量)相比较。此种比较可用于确定是否由激活装置20启动受控振动，即处理器14是否指引激活装置20施加受控振动。

此外，在示例性实施例中，在车辆10操作的同时，传感器18持续感测车辆参数。类似地，处理器14持续计算用于施加受控振动的能量成本和由于受控振动而减小车辆10的空气动力学阻力所引起的能量节省。在示例性实施例中，处理器14在固定时间段或间隔上接收来自各个传感器16和18的数据。该间隔可持续任何合适的持续时间，但在本文的示例性实施例中识别为五秒。处理器14将即时间隔中接收的数据与在下个之前间隔接收的数据相比较。例如，将立即完结的五秒间隔期间(0至5秒前)接收的数据与在前个五秒间隔(5至10秒前)接收的数据相比较。处理器14利用此种比较以预测哪种车辆状况会处于车辆能够改变其当前操作状态的时刻。处理器将所预测的车辆状况反馈到查询表中，该查询表决定操作车辆的最有效方式，即在车辆上的哪个位置以及施加怎样频率/振幅的振动。该表格基于测试和CAE分析而产生。当处理器比较数据并且预测车辆状况时，处理器14会将车辆维持在操作状态下，直到下个周期为止。

因此，处理器14可恒定地计算并且监控由于车辆10的空气动力学阻力减小引起的能量节省，并且可调节受控振动以获得优化的能量节省。例如，可通过增大或减小频率和/或振幅来停用或激活或修改所选择激活装置20处的振动。

因此，在不同位置处可施加不同的受控振动并且可持续地调节这些受控振动以优化车辆空气动力学。例如，处理器14可信令第一激活装置20在第一部件或位置处将具有第一所选择振幅和第一所选择频率的第一受控振动施加于车辆10的外表面12，并且可信令第而激活装置20在第二部件或位置处将具有第二所选择振幅和第二所选择频率的第二受控振动施加于车辆10的外表面12。此外，处理器14可调节第一和第二受控振动、即第一和第二受控振动的频率和/或振幅，以优化车辆空气动力学。

图2是示出图1所示部件在系统30中的互连部的示意图。如图所示，车辆10包括具有外表面12的多个外部部件24。例如，外部部件24可以是机罩、车顶、行李箱盖、前饰板、罩、空气入口面板、后饰板、挡风玻璃、车窗、升降门、扰流板、车门、车顶行李架、车身面板、轮罩盖或底盘部件。

图2中的车辆10包括诊断系统40，该诊断系统包括传感器16和多个传感器18。在某些实施例中，传感器16可被认为是多个传感器18的一个。此外，传感器16可表示一个以上的传感器16。如图所示，每个传感器16和18电子地联接于处理器14。每个传感器16和18以及处理器14的连接可以是有线或无线的。

此外，处理器14电子地联接于每个激活装置20。处理器14和每个激活装置20之间的连接可以是有线或无线的。激活装置20可包括在激活系统50中，该激活系统互连在处理器14和外部部件24之间。

每个激活装置20可物理地联接于相应的外部部件24。然而，激活装置20和相应外部部件24之间的物理连接并非是必须的。例如，激活装置20可通过将空气(或其它气体)或声波引导到相应的外部部件24上而将受控振动施加于相应的外部部件24，而无需激活装置20和相应外部部件24之间的物理连接。

在图3中示出用于操作图2的车辆10的系统30的方法100。方法100在步骤102处包括确定车辆未被占用。例如，传感器16可感测车辆是否被占用。步骤102可在车辆通电时执行。在某些实施例中，该步骤可以是可选的。例如，在受控振动并不使得驾驶员或乘客分散注意力或困扰的实施例中，无需跟随步骤102。在受控振动可能影响驾驶员安全操作车辆的能力或者打扰驾驶员或乘客的情形中，步骤102可放置将受控振动施加在车辆的外表面上。确切地说，如果车辆在步骤102处被占用，则方法100行进至步骤104，其中，车辆维持在并不施加振动的状况中。

如果车辆未被占用或者在被占用状态无关紧要的实施例中，方法100可在步骤106处持续，其中，感测到车辆参数。例如，传感器18可感测如上所述的车辆参数。车辆参数从传感器18通行至处理器14。处理器14执行步骤108，其中，识别到能量节省，即车辆参数指示受控振动方案会减小空气动力学阻力。例如，处理器14可根据从传感器18接收的车辆参数来分析用于将受控振动施加于车辆的所选择外表面的潜在方案。执行此种分析，以确定由于车辆的部件的受控振动能减小多少空气动力学阻力和能降低多大的能量成本。此外，处理器14可检索能量节省数值或者可基于用于施加受控振动的优化或以其它方式所选择的方案来计算能量节省数值。

在步骤110处，处理器14可识别在所选择方案中将所选择受控振动施加于所选择外表面所需的激发能量、即激发能量成本。例如，处理器14可计算激发能量成本。此外，在查询块112处，处理器14将步骤110中识别的激发能量成本与步骤108中识别的能量节省相比较。

如果能量节省并不大于激发能量成本，则方法100并不将受控振动施加于所选择外表面。而是，方法100重复步骤106并且继续循环，直到车辆断电或者指令处理器终止方法100为止。

如果在查询块112处能量节省大于激发能量成本，则方法100在步骤114处将受控振动施加于所选择外表面。此外，方法100重复步骤106并且可实时地继续车辆参数感测和收集，以进一步更新和修改用于施加受控振动的方案。重复步骤106至114提供对由于车辆的空气动力学阻力减小而引起的能量节省的持续监控，以及允许调节受控振动来获得优化的能量节省。例如，方法100可基于连续感测的车辆参数来修改施加于无人车辆的部件的受控振动的振幅和/或频率。

虽然在本发明的前文详细描述中已呈现了至少一个示例性方面，但应意识到的是，存在各种各样变型。还应意识到的是，示例性方面或多个示例性方面仅仅是示例，并且并不旨在以任何方式限制本发明的范围、可应用性或构造。而是，前文详细描述会为本领域技术人员提供用于实施本发明的示例性方面的便利指引图。应理解地是，可对示例性方面中描述的元件的功能和布置做出各种改变，而不会偏离所附权利要求中阐述的本发明范围。

Claims (10)

1.一种用于控制无人车辆的操作的方法，所述方法包括：

确定车辆未被占用；

识别由于所述车辆的部件的受控振动而减小所述车辆的空气动力学阻力引起的能量节省；以及

将所述受控振动施加于所述车辆的所述部件。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

监控由于所述车辆的所述减小空气动力学阻力引起的所述能量节省；以及

调节所述受控振动以获得优化的能量节省。

3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述受控振动施加于所述车辆的所述部件包括利用振动装置将所述受控振动施加于所述车辆的所述部件，并且其中所述振动装置选自惯性振动器、电动激励器、声源、压电致动器、主动机械联接件、变矩器离合器滑移件、电动推进电机、形状记忆合金或主动悬架减震器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述受控振动施加于所述车辆的所述部件包括将所述受控振动施加于选自机罩、车顶、行李箱盖、前饰板、罩、空气入口面板、后饰板、挡风玻璃、车窗、升降门、扰流板、车门、车顶行李架、车身面板、轮罩盖或底盘部件的部件。

5.根据权利要求1所述的方法，其中将所述受控振动施加于所述车辆的所述部件包括：

将具有第一所选择振幅和第一所选择频率的第一受控振动施加于所述车辆的第一部件；以及

将具有第二所选择振幅和第二所选择频率的第二受控振动施加于所述车辆的第二部件。

6.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述能量节省包括分析选自高度、温度、压力、车辆速度和方向、车辆横摆率、空气速度和方向、路况的车辆参数。

7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述受控振动施加于所述车辆的所述部件包括利用振动装置将所述受控振动施加于所述车辆的所述部件，并且其中所述方法进一步包括当所述能量节省大于将所述受控振动施加于所述车辆的所述部件所需的激发能量时，激活所述振动装置以将所述受控振动施加于所述车辆的所述部件。

8.一种用于减小车辆的空气动力学阻力的方法，所述方法包括：

将具有所选择振幅和所选择频率的受控振动施加于所述车辆的外表面。

9.根据权利要求8所述的方法，其中施加所述受控振动包括利用振动装置将所述受控振动施加于所述车辆的所述外表面，并且其中所述振动装置选自惯性振动器、电动激励器、声源、压电致动器、主动机械联接件、变矩器离合器滑移件、电动推进电机、形状记忆合金或主动悬架减震器。

10.一种车辆，包括：

振动装置，所述振动装置构造成将受控振动施加于所述车辆的外表面；

传感器，所述传感器用于感测车辆参数；以及

处理器，所述处理器与所述传感器通信并且构造成通过分析所述车辆参数来识别由于将所述受控振动施加于所述车辆的所述外表面引起的潜在能量节省，并且激活所述振动装置以将所述受控振动施加于所述车辆的所述外表面。