TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeug mit modellbasierter Steuereinheit eines aktiven aerodynamischen Elements. The present disclosure relates to a model-based control vehicle of an active aerodynamic element.
HINTERGRUND BACKGROUND
Zu den Zielen eines aerodynamischen Fahrzeugdesigns gehören die Reduzierung des Luftwiderstands, der Windgeräusche und Geräuschemission, sowie unerwünschter Auftriebskräfte und anderer potentieller Ursachen aerodynamischer Instabilität. Ein der erwünschten aerodynamischen Auswirkungen ist die Erzeugung ausreichender Mengen von aerodynamischem Anpressdruck, welche wiederum die Reifenhaftung, die Kurvenlage, sowie das Gesamtfahrverhalten optimieren können. Um einen ausreichenden aerodynamischen Anpressdruck zu erzielen, ist eine Fahrzeugkarosserie in der Regel mit einer Reihe aerodynamischer Front-, Seiten und/oder Heckelemente, wie z. B. Luftdämmen, Strahlteilern, Spoilern, Flügeln und Diffusoren, ausgestattet. Da zwischen dem erzeugten aerodynamischen Anpressdruck, der Kraftstoffeinsparung und Höchstgeschwindigkeit ein Ausgleich besteht, kann die Position einiger aerodynamischer Elemente aktiv gesteuert und somit gezielt eingesetzt werden, um für ausreichend zusätzlichen aerodynamischen Anpressdruck zu sorgen. Objectives of aerodynamic vehicle design include reducing air resistance, wind noise and noise emission, as well as undesirable buoyancy forces and other potential causes of aerodynamic instability. One of the desired aerodynamic effects is the generation of sufficient amounts of aerodynamic contact pressure, which in turn can optimize tire grip, cornering, and overall ride performance. In order to achieve a sufficient aerodynamic contact pressure, a vehicle body is usually with a series of aerodynamic front, side and / or rear elements, such. As air dams, beam splitters, spoilers, wings and diffusers equipped. Since there is a balance between the generated aerodynamic contact pressure, the fuel economy and maximum speed, the position of some aerodynamic elements can be actively controlled and thus selectively used to provide sufficient additional aerodynamic contact pressure.
ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY
Es werden hierin ein Verfahren und System zur Steuereinheit einer oder mehrerer aktiver aerodynamischer Elemente eines Fahrzeugs offenbart. In verschiedenen Ausführungsformen ist eine Steuereinheit dafür programmiert und mit Hardware bestückt, d. h. dafür konfiguriert ist, dynamische Eingabedaten zu verarbeiten, bei denen es sich um vom Fahrer angeforderte und/oder autonom bestimmte Werte, wie z. B. Bremsstufen, Drehmomentanforderung und Lenkwinkel zur Berechnung eines angeforderten aerodynamischen Leistungsbetriebspunkts handeln kann. Die Steuereinheit verwendet anschließend die dynamischen Eingabedaten und Reifenhaftungsdaten, beispielsweise aus einem Reifenhaftungsmodell oder einer anderen Quelle modellierter, geschätzter, und/oder berechneter Reifenhaftungsdaten, um einen aerodynamischen Anpressdruck für die Steuereinheit zur Ansteuerung von dem/den aktiven aerodynamischen Element(en) zu bestimmen. Die Steuereinheit steuert gezielt eine Position einer oder mehrerer aerodynamischer Elemente durch Übertragung von Steuersignalen an entsprechende Stellantriebe an, um den aerodynamischen Anpressdruck zu erzielen. Auf diese Weise ist die Steuereinheit imstande, den angeforderten aerodynamischen Leistungsbetriebspunkt zu erzielen. Die vorliegende „Kraftraum”-Strategie wird daher dazu verwendet, aerodynamische Sollwerte für den vorderen und/oder hinteren Anpressdruck automatisch zu erzielen, anstatt sich auf die fahrergesteuerte Manipulation bzw. mehrere heuristische Kontrollbestimmungen mit Querkalibrierung pro Fahrzeug zu verlassen. There is disclosed herein a method and system for controlling one or more active aerodynamic elements of a vehicle. In various embodiments, a control unit is programmed and equipped with hardware, i. H. is configured to process dynamic input data that is driver-requested and / or autonomous-determined values, such as: B. Braking stages, torque request and steering angle for calculating a requested aerodynamic power operating point can act. The control unit then uses the dynamic input data and tire grip data, for example from a tire grip model or other source modeled, estimated, and / or calculated tire grip data, to determine an aerodynamic contact pressure for the control unit to drive the active aerodynamic element (s). The control unit selectively controls a position of one or more aerodynamic elements by transmitting control signals to corresponding actuators in order to achieve the aerodynamic contact pressure. In this way, the control unit is able to achieve the requested aerodynamic power operating point. The present "weight" strategy is therefore used to automatically achieve aerodynamic setpoint values for front and / or rear contact pressure rather than relying on driver-controlled manipulation or multiple heuristic cross-calibration control determinations per vehicle.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Steuerung eines aerodynamischen Elements in einem Fahrzeug mit Laufrollen und Reifen in Reibungskontakt mit einer Fahrbahnoberfläche offenbart. Verfahren umfasst den Empfang einer Reihe dynamischer Eingangssignale und Kinematikdaten des Fahrzeugs über eine Steuereinheit. Die Reihe dynamischer Eingangssignale entspricht einem angeforderten aerodynamischen Leistungspunkt, bei denen es sich in verschiedenen Ausführungsformen um vom Fahrer angeforderte und/oder autonom bestimmte Werte handeln kann. In one embodiment, a method for controlling an aerodynamic element in a vehicle having casters and tires in frictional contact with a road surface is disclosed. Method includes receiving a series of dynamic input signals and kinematic data of the vehicle via a control unit. The series of dynamic input signals corresponds to a requested aerodynamic power point, which in various embodiments may be driver requested and / or autonomous determined values.
Das Verfahren umfasst zudem die Bestimmung der Reifenreibungskoeffizienten in Längs- und Querrichtung, sowie die anschließende Berechnung der gewünschten Reifenkräfte in Längs- und Querrichtung unter Verwendung der dynamischen Eingangssignale und Kinematikdaten, sowie der tatsächlichen Reifenkräfte. The method also includes determining the tire friction coefficients in the longitudinal and transverse directions, and then calculating the desired tire forces in the longitudinal and transverse directions using the dynamic input signals and kinematic data, as well as the actual tire forces.
Zudem umfasst das Verfahren die Berechnung einer erforderlichen Gesamtmenge des aerodynamischem Anpressdrucks, um dem angeforderten aerodynamischen Leistungsbetriebspunkt zu entsprechen, wobei die Berechnung in Abhängigkeit von den längsseitigen und zeitlichen Reifenkräften und Reifenreibungskoeffizienten durchgeführt wird. Eine Position des/der aerodynamischen Elements/e wird danach über die Steuereinheit derart gesteuert, dass der gesamte aerodynamische Anpressdruck erreicht wird. In addition, the method includes calculating a required total amount of the aerodynamic contact pressure to correspond to the requested aerodynamic power operating point, the calculation being performed in dependence on the longitudinal and temporal tire forces and tire friction coefficients. A position of the aerodynamic element (s) is then controlled via the control unit so that the total aerodynamic contact pressure is achieved.
Darüber hinaus wird hier ein System offenbart, dass ein oder mehrere aktive aerodynamischer Elemente, ein mit dem/den aerodynamischen Element(en) verbundenes Stellglied zum Einstellen einer Position des/der aerodynamischen Elements/e als Reaktion auf Steuersignale, sowie eine Steuereinheit zum Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens umfasst. Moreover, here is disclosed a system that one or more active aerodynamic elements, an actuator connected to the aerodynamic element (s) for adjusting a position of the aerodynamic element (s) in response to control signals, and a control unit for carrying out the method described above.
Fahrzeug umfasst eine Karosserie, Fahrzeugräder, ein aktives aerodynamisches Element, ein Stellglied, sowie eine Steuereinheit. Die Fahrzeugräder sind gegenüber der Karosserie angeordnet, wovon jedes einen Reifen in Rollkontakt mit einer Fahrbahnoberfläche umfasst. Das aktive aerodynamische Element ist mit der Karosserie verbunden, und dafür konfiguriert, sich gezielt aus der Karosserie in einen entgegenkommenden Umgebungsluft Strom zu verteilen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Das Stellglied ist mit dem aktiven aerodynamischen Element verbunden und dient zum Einstellen einer Position des aktiven aerodynamischen Elements als Reaktion auf Steuersignale. Die Steuereinheit ist dafür konfiguriert, das oben erwähnte Verfahren auszuführen. Vehicle includes a body, vehicle wheels, an active aerodynamic element, an actuator, and a control unit. The vehicle wheels are disposed opposite the body, each of which includes a tire in rolling contact with a road surface. The active aerodynamic element is connected to the body and configured to selectively distribute power out of the body into an oncoming ambient air stream when the vehicle is in motion. The Actuator is connected to the active aerodynamic element and serves to adjust a position of the active aerodynamic element in response to control signals. The control unit is configured to execute the above-mentioned method.
Die oben aufgeführten Merkmale und Vorteile, sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung, gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Umsetzung(en) zum Ausführen der beschriebenen Offenbarungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und angehängten Patentansprüche hervor. The above-listed features and advantages, as well as other features and advantages of the present disclosure, will become apparent from the following detailed description of the embodiment (s) and best mode (s) for carrying out the described disclosures with reference to the attached drawings and appended claims.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer Steuereinheit, die, wie hierin dargelegt, dafür konfiguriert ist, eine modellbasierte aerodynamische Steuerung eines oder mehrerer aktiver aerodynamischer Elemente zu übernehmen. 1 FIG. 12 is a schematic plan view of a vehicle having a control unit configured, as set forth herein, to take on model-based aerodynamic control of one or more active aerodynamic elements.
2 ist eine schematische Darstellung grundlegender aerodynamischer Fähigkeiten in Bezug auf längsseitige und seitliche Reifenkräfte im Verhältnis zu einem angeforderten aerodynamischen Leistungsbetriebspunkt des Fahrzeugs aus 1. 2 is a schematic representation of basic aerodynamic capabilities with respect to longitudinal and lateral tire forces in relation to a requested aerodynamic power operating point of the vehicle 1 ,
3 ist ein Ablaufdiagramm, das Beispielverfahren für die Steuerung der aktiven aerodynamischen Elemente an Bord des Fahrzeugs aus 1 in Reaktion auf Fahrereingaben beschreibt. 3 FIG. 5 is a flow chart illustrating the example method of controlling the active aerodynamic elements onboard the vehicle. FIG 1 in response to driver input.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten beziehen, werden schematisch in 1 ein Fahrzeug 10 mit einer Karosserie 14 und ein oder mehrere aktive dynamische Elemente 20 und/oder 120 während der Fahrt in Bezug zu einer Fahrbahnoberfläche 12 dargestellt. Obwohl in 1 eine Limousine abgebildet ist, kann das Fahrzeug 10 als ein Fahrzeug mit Rädern oder eine mobile Plattform zum Transportieren von Passagieren oder Frachtgut dargestellt werden. Wie nachfolgend beschrieben, kann das Fahrzeug 10 mit spezieller Bezugnahme von 2 und 3 eine Steuereinheit (C) 50 umfassen, die dem Empfang dient oder anderweitig dynamische Eingangssignale, ob vom Fahrer angefordert oder autonom bestimmt, feststellt. Die dynamischen Eingangssignale können beispielsweise, Fahrzeugbremsstufen (Pfeil BX), Lenkwinkel (Pfeil θ15) und Drehmomentanforderung (Pfeil TR), gegebenenfalls, wie nachfolgend erläutert, in Verbindung mit einem geeigneten Reifenreibungsmodell 40 oder einer anderen Informationsquelle bezüglich der Reifenreibungskoeffizienten umfassen. Die Steuereinheit 50 bestimmt letztendlich die über ein oder mehrere aktive aerodynamische Elemente 20 und/oder 120 anzusteuernden aerodynamischen Kräfte. Referring to the drawings, wherein like reference numerals refer to like components, in FIG 1 a vehicle 10 with a body 14 and one or more active dynamic elements 20 and or 120 while driving in relation to a road surface 12 shown. Although in 1 A limousine is pictured, the vehicle can 10 as a wheeled vehicle or a mobile platform for transporting passengers or cargo. As described below, the vehicle can 10 with special reference of 2 and 3 a control unit (C) 50 which serves to receive or otherwise determines dynamic input signals, whether requested by the driver or determined autonomously. The dynamic input signals may include, for example, vehicle brake stages (arrow B X ), steering angle (arrow θ 15 ), and torque request (arrow TR), optionally as discussed below, in conjunction with a suitable tire friction model 40 or another source of information regarding tire friction coefficients. The control unit 50 ultimately determines the one or more active aerodynamic elements 20 and or 120 to be controlled aerodynamic forces.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „aktives aerodynamisches Element” auf eine bewegliche oder repositionierbare Platte, Oberfläche oder eine andere Komponente des Fahrzeugs 10 mit einer variablen Position, die in Reaktion auf die von der Steuereinheit 50 übermittelten Steuersignale (Pfeile 25, 125) dynamisch eingestellt werden kann. In der Regel resultiert die Steuerung des aktiven aerodynamischen Elements 20, 120 in der Bereitstellung der aktiven aerodynamischen Elemente 20, 120 in den Umgebungsluftstrom (Pfeil F), z. B. durch eine Verlängerung weg von der Karosserie 14 und in den Umgebungsluftstrom (Pfeil F). In anderen Ausführungsformen werden die aktiven aerodynamischen Elemente 20, 120 ggf. gegenüber der Karosserie 14 und in den entgegenkommenden Luftstrom (Pfeil F) gedreht. As used herein, the term "active aerodynamic element" refers to a movable or repositionable plate, surface or other component of the vehicle 10 with a variable position, in response to that of the control unit 50 transmitted control signals (arrows 25 . 125 ) can be set dynamically. As a rule, the control of the active aerodynamic element results 20 . 120 in providing the active aerodynamic elements 20 . 120 in the ambient air flow (arrow F), z. B. by an extension away from the body 14 and in the ambient air flow (arrow F). In other embodiments, the active aerodynamic elements become 20 . 120 possibly opposite the body 14 and turned in the oncoming airflow (arrow F).
Im Hinblick auf ein charakteristisches XYZ-Bezugssystem wird die X-Achse hier, wie in der oberen rechten Ecke der 1 dargestellt, entsprechend der Längsrichtung und Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 berücksichtigt, wobei die Y-Achse der Querrichtung, d. h. der senkrecht zur Längsrichtung X verlaufenden Richtung, entspricht. Die Z-Achse entspricht der Hochachse des Fahrzeugs 10. Daher wird ein gezielt durch die Steuereinheit 50 und mithilfe des vorliegenden Verfahrens 100 eingesetzter aerodynamischer Anpressdruck in eine Richtung zur Fahrbahn 12 längs der Z-Achse angewendet. With regard to a characteristic XYZ reference system, the X-axis will be here as in the upper right corner of FIG 1 represented, according to the longitudinal direction and direction of travel of the vehicle 10 taken into account, wherein the Y-axis of the transverse direction, that corresponds to the direction perpendicular to the longitudinal direction X, corresponds. The Z-axis corresponds to the vertical axis of the vehicle 10 , Therefore, a targeted by the control unit 50 and using the present method 100 used aerodynamic contact pressure in one direction to the roadway 12 applied along the Z-axis.
Das Fahrzeug 10 umfasst eine auf einer Karosserieebene angeordnete Längsachse AX, die im Wesentlichen parallel zur Fahrbahnoberfläche 12 liegt. Das Fahrzeug 10 umfasst des Weiteren eine Reihe von Fahrzeugrädern 18 mit jeweils einem Reifen 18T in rollendem Reibungskontakt mit der Fahrbahnoberfläche 12. Mit Bezug auf einen Fahrer des Fahrzeugs 10, der in einer üblichen nach vorne gerichteten Fahrposition sitzt, umfasst die Karosserie 14 ein vorderes Ende 60, ein hinteres Ende 62, eine erste Lateralseite 64, eine zweite Lateralseite 66, eine Oberseite 68 mit oder ohne Fahrzeugdach, sowie eine Unterbodenseite 69. Das vordere Ende 60 ist dem entgegenkommenden Umgebungsluftstrom (Pfeil F) zugewandt, während sich das Fahrzeug 10 mit Vorwärtsbewegung relativ zur Fahrbahnoberfläche 12 bewegt. Die Lateralseiten 64 und 66 sind im Allgemeinen parallel zueinander und gegenüber der Längsachse AX des Fahrzeugs 10 angeordnet. Die Fahrzeugräder 18 sind entlang einer jeweiligen vorderen oder hinteren seitlichen Achse AYF oder AYR auf einer entsprechenden senkrecht gegenüber der Längsachse AX liegenden vorderen oder hinteren Antriebsachse (nicht dargestellt) angeordnet. The vehicle 10 comprises a arranged on a body plane longitudinal axis A X , which is substantially parallel to the road surface 12 lies. The vehicle 10 also includes a number of vehicle wheels 18 each with a tire 18T in rolling frictional contact with the road surface 12 , With reference to a driver of the vehicle 10 , which sits in a usual forward driving position, includes the bodywork 14 a front end 60 , a back end 62 , a first lateral side 64 , a second lateral side 66 , a top 68 with or without vehicle roof, as well as an underbody side 69 , The front end 60 is facing the oncoming ambient air flow (arrow F) while the vehicle is moving 10 with forward movement relative to the road surface 12 emotional. The lateral sides 64 and 66 are generally parallel to each other and to the longitudinal axis A X of the vehicle 10 arranged. The vehicle wheels 18 are arranged along a respective front or rear lateral axis A YF or A YR on a corresponding perpendicular to the longitudinal axis A X lying front or rear drive axle (not shown).
Während sich das Fahrzeug 10 relativ zur Fahrbahnoberfläche 12 bewegt, passiert der Umgebungsluftstrom (Pfeil F) die Karosserie 14 und vereinigt sich schließlich wieder, wie unter Sachverständigen auf dem Fachgebiet bekannt, in einem Schleppstrahlbereich unmittelbar hinter dem hinteren Ende 62. Zur Optimierung der aerodynamischen Leistung des Fahrzeugs 10 angesichts des besagten Umgebungsluftstroms (Pfeil F), kann die Karosserie 14 ein oder mehrere aktive aerodynamische Elemente 20 und/oder 120 umfassen, die beide schematisch in 1 als nicht beschränkende beispielhafte Strahlteiler und/oder Luftdammsysteme und Heckflügel dargestellt werden. In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei dem aktiven aerodynamischen Element 20 um ein nahe dem vorderen Ende 60 angeordnetes erstes aerodynamisches Element und bei dem aktiven aerodynamischen Element 120 um ein nahe dem hinteren Ende 62 angeordnetes zweites aerodynamisches Element handeln kann, wobei die Steuereinheit 50 die aktiven aerodynamischen Elemente 20 und 120 unabhängig voneinander steuert. While the vehicle 10 relative to the road surface 12 moved, the ambient air flow (arrow F) passes the body 14 and finally recombines, as is known to those skilled in the art, in a trailing jet area just past the trailing end 62 , To optimize the aerodynamic performance of the vehicle 10 in view of the said ambient air flow (arrow F), the body can 14 one or more active aerodynamic elements 20 and or 120 include, both schematically in 1 as non-limiting exemplary beam splitters and / or air dam systems and rear wings. In some embodiments, the active aerodynamic element is 20 around a near the front end 60 arranged first aerodynamic element and the active aerodynamic element 120 around a near the back end 62 arranged second aerodynamic element can act, wherein the control unit 50 the active aerodynamic elements 20 and 120 controls independently of each other.
Die aktiven aerodynamischen Elemente 20 und/oder 120 können andere mögliche Konfigurationen, darunter auch an der Unterbodenseite angeordnete Lamellen, Klappen, Diffusoren 69, Flügel oder Flügelspitzen umfassen, die sich von den Seiten 64 und 66 und/oder anderen konventionellen aktiven aerodynamischen Elementen erstrecken. Das aktive aerodynamische Element 20 und/oder 120 hat, ungeachtet der Ausführung und Anordnung gegenüber der Karosserie 14, eine jeweilige variable Position, die über den Betrieb eines zugeordneten Stellglieds, wie etwa den in 1 schematisch dargestellten Beispielstellgliedern 30 und 130, wahlweise und automatisch gesteuert werden können. The active aerodynamic elements 20 and or 120 Other possible configurations may include louvres, flaps, diffusers located on the underside 69 , Wings or wing tips that extend from the sides 64 and 66 and / or other conventional active aerodynamic elements. The active aerodynamic element 20 and or 120 irrespective of the design and arrangement with respect to the bodywork 14 , a respective variable position determined by the operation of an associated actuator, such as the one shown in FIG 1 schematically illustrated example actuators 30 and 130 , can be controlled selectively and automatically.
Wie nachfolgend unter besonderer Bezugnahme der 2 und 3 erläutert, werden die Stellglieder 30 und 130 über die Steuereinheit 50 durch Ausführung einer Reihe von Anweisungen gemäß des Verfahrens 100 wahlweise gesteuert. Die Steuerung nach dem Verfahren 100 erfolgt in Echtzeit als Reaktion auf die Änderung der Fahrzeugdynamik und dynamischen Eingangssignale. Genauer gesagt, verwendet die Steuereinheit 50, beispielsweise aus dem Reifenreibungsmodell 40, kalibrierte Informationen über die Reifenreibungskoeffizienten, insbesondere wie nachfolgend erläutert, Reifenreibungskoeffizienten in Längs- und Querrichtung, um sämtliche aerodynamischen Kräfte aus den an Bord des Fahrzeugs 10 zur Verfügung stehenden aktiven aerodynamischen Elementen, wie z. B. den aktiven aerodynamischen Elementen 20 und/oder 120, in Echtzeit bestimmen und zuordnen zu können. Die Steuereinheit 50 steuert anschließend die aerodynamischen Kräfte über die jeweiligen Stellglieder 30 und/oder 130 an. As follows, with particular reference to 2 and 3 explained, the actuators 30 and 130 via the control unit 50 by executing a series of instructions according to the method 100 optionally controlled. The control according to the procedure 100 takes place in real time in response to the change in vehicle dynamics and dynamic input signals. Specifically, the control unit uses 50 For example, from the tire friction model 40 Calibrated tire friction coefficient information, in particular as explained below, longitudinal and lateral tire friction coefficients to obtain all the aerodynamic forces from the on-board vehicle 10 available active aerodynamic elements, such as. B. the active aerodynamic elements 20 and or 120 to be able to determine and assign in real time. The control unit 50 then controls the aerodynamic forces on the respective actuators 30 and or 130 at.
Die in 1 dargestellten Stellglieder 30, 130 können beliebig entweder als geeignetes lineares oder drehbares Stellglied ausgebildet sein. Beispielstellglieder umfassen Magnetventile, Kugelumlaufspinden, sowie lineare oder rotierende Elektromotoren, und können durch Anwendung einer kalibrierten Spannung oder elektrischen Strömung, einer pneumatischen oder hydraulischen Kraft oder eines anderen geeigneten Steuerungsstimulus gesteuert werden. Die Grenzwerte des Regelbereichs können so kalibriert werden, dass sie einer vollständig bereitgestellten und einer vollständig eingefahrenen Position des jeweiligen aktiven aerodynamischen Elements 20 und 120 entsprechen, sodass ein vollständig mit Energie gespeistes Stellglied 30 oder 130 die vollständige Bereitstellung der entsprechenden aktiven aerodynamischen Elemente 20 oder 120 und umgekehrt zum Einfahren der aktiven aerodynamischen Elemente 20 oder 120 veranlasst. Die Steuereinheit 50 bestimmt zudem die Reifenreibungsleistung und wendet dieselben mithilfe des Reifenreibungsmodells 40 und der an Bord des Fahrzeugs 10 festgestellten Fahrereingaben an, um die entsprechenden aerodynamischen Kraftsollwerte für die aktiven aerodynamischen Elemente 20 und/oder 120 zu bestimmen. Letztendlich steuert die Steuereinheit 50 eine entsprechende Position der Stellglieder 30, 130 innerhalb des entsprechenden eingefahrenen-ausgefahrenen Bewegungsumfangs der aktiven aerodynamischen Elemente 20 und/oder 120 an, um die berechneten Kraftsollwerte zu erreichen. In the 1 illustrated actuators 30 . 130 can be designed either as a suitable linear or rotatable actuator. Example actuators include solenoid valves, recirculating ball screws, and linear or rotary electric motors, and may be controlled by application of a calibrated voltage or current, a pneumatic or hydraulic force, or other suitable control stimulus. The limits of the control range can be calibrated to be one fully deployed and one fully retracted position of the respective active aerodynamic element 20 and 120 corresponding to a fully energized actuator 30 or 130 the complete provision of the corresponding active aerodynamic elements 20 or 120 and vice versa for retracting the active aerodynamic elements 20 or 120 causes. The control unit 50 Also determines the tire friction performance and applies the same using the tire friction model 40 and the aboard the vehicle 10 detected driver inputs to the corresponding aerodynamic force setpoints for the active aerodynamic elements 20 and or 120 to determine. Ultimately, the control unit controls 50 a corresponding position of the actuators 30 . 130 within the corresponding retracted-extended range of motion of the active aerodynamic elements 20 and or 120 to reach the calculated force setpoints.
Die in 1 schematisch dargestellte Steuereinheit 50 kann als ein oder mehrere Digitalcomputer mit einem Prozessor (P) und einem physischen, nicht-transitorischen Speicher (M), wie z. B. einem optischen, magnetischen, Flash- oder einem anderen Lesespeicher, ausgebildet sein. Die Steuereinheit 50 kann zudem einen ausreichenden Direktzugriffsspeicher, elektrisch löschbaren, programmierbaren Lesespeicher und dergleichen, sowie eine Hochgeschwindigkeitsuhr, Analog-Digital- und Digital-Analog-Schaltungen und Eingabe-/Ausgabeschaltungen und -geräte, sowie geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen umfassen. Die Steuereinheit 50 kann als eine Fahrzeugkarosserie oder ein anderes geeignetes Computersteuermodul ausgebildet sein, das dazu dient, wie hierin dargelegt, die aktiven aerodynamischen Elemente 20 und/oder 120 zu steuern. In the 1 schematically illustrated control unit 50 can be described as one or more digital computers with a processor (P) and a physical, non-transitory memory (M), such. As an optical, magnetic, flash or other read memory, be formed. The control unit 50 may also include sufficient random access memory, electrically erasable programmable read only memory and the like, as well as a high speed clock, analog-to-digital and digital-to-analog circuits and input / output circuits and devices, as well as suitable signal conditioning and buffering circuits. The control unit 50 may be embodied as a vehicle body or other suitable computer control module that serves the active aerodynamic elements as set forth herein 20 and or 120 to control.
Wie auf dem Fachgebiet wohl verstanden wird, kann die Verwendung eines aerodynamischen Elements, wie z. B. das am vorderen Ende 60 in 1 dargestellte aktive aerodynamische Element 20, eine Druckdifferenz erzeugen, die dafür ausreicht, einen aerodynamischen Anpressdruck am Fahrzeug 10 entstehen zu lassen. Gleichermaßen kann das aktive aerodynamische Element 120 am hinteren Ende 62 des Fahrzeugs 10 eine Druckdifferenz erzeugen, wodurch ein aerodynamischer Anpressdruck am hinteren Ende 62 entsteht. Andere Arten aerodynamischer Elemente können, ganz gleich ob passiv / fest oder aktiv gesteuert, auf jeder der genannten Seiten der Karosserie 14 verwendet werden, um aerodynamischen Anpressdruck an beliebigen Stellen herbeizuführen. As is well understood in the art, the use of an aerodynamic element, such. B. at the front end 60 in 1 illustrated active aerodynamic element 20 To generate a pressure difference that is sufficient to an aerodynamic contact pressure on the vehicle 10 let develop. Likewise, the active aerodynamic element 120 at the far end 62 of the vehicle 10 a Generate pressure difference, creating an aerodynamic contact pressure at the rear end 62 arises. Other types of aerodynamic elements, whether passive / firm or actively controlled, can be mounted on any of the aforementioned sides of the bodywork 14 used to induce aerodynamic contact pressure anywhere.
Die Stellglieder 30 oder 130 können daher wahlweise über geeignete elektronische von der Steuereinheit 50 ausgehende Steuersignale (Pfeile 25 und 125) gesteuert werden. Der Empfang der von den Stellgliedern 20 ausgehenden elektronischen Steuersignale (Pfeile 25 und 125) oder 120 leitet, anders als bei aerodynamischen Elementen mit einer permanenten festen Position gegenüber der Karosserie 14, eine Aktion der Stellglieder 20, 120 zur Änderung der relativen Position der aktiven aerodynamischen Elemente 20 und/oder 120 gegenüber der Karosserie 14 und dem Umgebungsluftstrom (Pfeil F) ein. The actuators 30 or 130 can therefore optionally via suitable electronic from the control unit 50 outgoing control signals (arrows 25 and 125 ) to be controlled. The reception of the actuators 20 outgoing electronic control signals (arrows 25 and 125 ) or 120 leads, unlike aerodynamic elements with a permanent fixed position relative to the body 14 , an action of the actuators 20 . 120 for changing the relative position of the active aerodynamic elements 20 and or 120 opposite the body 14 and the ambient air flow (arrow F).
Das Fahrzeug 10 aus 1 kann verschiedene Sensoren umfassen, die gemeinsam dazu verwendet werden, Fahrereingaben und Fahrzeugdynamik in Echtzeit zu bestimmen. Die besagten Sensoren können einen Lenkwinkelsensor S15 gegenüber einer Lenksäule umfassen und dazu dienen, einen von einem Lenkrad 15, ob durch einen Fahrer des Fahrzeugs 10 oder autonom, übermittelten Lenkwinkel zu messen. Der Lenkwinkel (Pfeil θ15), der wie oben erwähnt, direkt gemessen oder berechnet werden kann, von dem Lenkwinkelsensor S15 an die Steuereinheit 50 übermittelt. Die Drehzahlsensoren S18 können dazu verwendet werden, die einzelnen Drehzahlen der Fahrzeugräder 18 oder einer Antriebsachse, die mit den gegenüberliegenden Fahrzeugrädern 18 verbunden ist, und die gemessenen Drehzahlen (Pfeil ω18) an die Steuereinheit 50 zu übermitteln. Während in 1 der Einfachheit halber und zur Veranschaulichung ein einzelner Drehzahlsensor S18 dargestellt wird, kann eine Vielzahl von Drehzahlsensoren S18 verwendet werden, von denen jeder in der Nähe einer der jeweiligen Fahrzeugräder 18 auf den jeweiligen Seitenachsen AYR, und AYF der jeweiligen hinteren und vorderen Antriebsachsen (nicht dargestellt) und/oder auf einem Getriebeausgangselement (nicht dargestellt) angeordnet ist. Zu den zusätzlichen Sensoren können z. B. ein Bremssensor S17 zum Messen einer angewendeten Kraft oder das Bewegungsausmaß eines Bremspedals 17, sowie die Übermittlung einer gemessenen Bremsstufe (Pfeil BX) an die Steuereinheit 50, und gegebenenfalls, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben, ein Gierratensensor SZ zum Ausgeben einer Gierrate (Z10) gehören. The vehicle 10 out 1 may include various sensors that are commonly used to determine driver inputs and vehicle dynamics in real time. Said sensors may comprise a steering angle sensor S 15 opposite a steering column and serve one of a steering wheel 15 whether by a driver of the vehicle 10 or autonomously, to measure transmitted steering angles. The steering angle (arrow θ 15 ), which, as mentioned above, can be directly measured or calculated from the steering angle sensor S 15 to the control unit 50 transmitted. The speed sensors S 18 can be used to the individual speeds of the vehicle wheels 18 or a drive axle, with the opposite vehicle wheels 18 is connected, and the measured speeds (arrow ω 18 ) to the control unit 50 to convey. While in 1 For simplicity, and for purposes of illustration, a single speed sensor S 18 is illustrated, a plurality of speed sensors S 18 may be used, each of which is proximate one of the respective vehicle wheels 18 on the respective side axes A YR , and A YF of the respective rear and front drive axles (not shown) and / or on a transmission output member (not shown) is arranged. For additional sensors z. B. a brake sensor S 17 for measuring an applied force or the amount of movement of a brake pedal 17 , as well as the transmission of a measured braking stage (arrow B X ) to the control unit 50 , and optionally, as hereinafter with reference to 2 and 3 described, a yaw rate sensor S Z for outputting a yaw rate (Z 10 ) belong.
Wie oben offenbart, kann die Steuereinheit 50 mit dem Reifenreibungsmodell 40 und mit jeglichen erforderlichen Kalibrierwerten zum Ausführen des Verfahrens 100 programmiert werden. Der vorliegende Ansatz berücksichtigt die Reifenreibungskoeffizienten der Reifen 18T in Längs- und Querrichtung, sowie die berechneten und/oder gemessenen auf die Reifen einwirkenden 18T Längs- und Querkräfte. Die in Reaktion auf jene modellierten, kalibrierten und/oder gemessenen Werte von der Steuereinheit 50 automatisch angesteuerten Aktionen können gegebenenfalls pro Reifen bzw. pro Antriebsachse für eine bestimmte Reihe aktiver aerodynamischer Elemente ermittelt und angewendet werden. As disclosed above, the control unit may 50 with the tire friction model 40 and with any required calibration values to carry out the method 100 be programmed. The present approach takes into account the tire friction coefficients of the tires 18T in the longitudinal and transverse directions, as well as the calculated and / or measured forces acting on the tires 18T Longitudinal and lateral forces. The values in response to those modeled, calibrated and / or measured values from the control unit 50 automatically controlled actions may optionally be determined and applied per tire or per drive axle for a particular series of active aerodynamic elements.
Das von der Steuereinheit 50 verwendete Reifenreibungsmodell 40 kann mithilfe eines geeigneten modellierten, prognostizierenden, kalibrierten / zuvor erfassten bzw. berechneten Ansatzes die Reifenreibungskoeffizienten bereitstellen. Beispielsweise können Standard-Antiblockiersystem-Drehzahlsensoren verwendet werden, um einen Reifenschräglauf in Längsrichtung zu berechnen und die Reifenreibungskoeffizienten abzuschätzen oder, wie auf dem Fachgebiet bekannt, als lineare oder nichtlineare Funktionen der normierten Relativgeschwindigkeit zwischen der Fahrbahn 12 und den Reifen 18T zu modellieren. Reifennormalkräfte, d. h. die resultierende Kraft, die auf jeden einzelnen Reifen 18T in vertikaler (Z) Richtung einwirkt, spielen ebenso eine wesentliche Rolle in der Dynamik des Fahrzeugs 10, und kann aufgrund von Reifendruck, Temperatur, Reifenlast und der Reifen-/Fahrbahnreibungskoeffizienten variieren. Die besagten Normalkräfte können als Teil des Modellierungsansatzes im Reifenreibungsmodell 40 betrachtet werden. Innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung kann das Reifenreibungsmodell 40 jedoch eine konventionelle Modellierung oder Schätzungsmethode zur Bestimmung der Reifenreibungskoeffizienten in Längs- und Querrichtung, d. h. µX und µY verwenden. Beispielsweise kann die Neigung einer Reifenkennlinie von der Steuereinheit 50 auf dessen Linearität geprüft und bewertet werden, wobei der Reifenreibungskoeffizient durch Korrelieren der Neigung einer solchen Kennlinie mit dem Reifenreibungskoeffizienten abgeschätzt wird. That of the control unit 50 used tire friction model 40 can provide the tire friction coefficients using a suitable modeled, forecasting, calibrated / previously acquired or calculated approach. For example, standard antilock brake system speed sensors may be used to calculate longitudinal tire skewing and estimate tire friction coefficients or, as known in the art, as linear or nonlinear functions of the normalized roadway relative velocity 12 and the tire 18T to model. Tire normal forces, ie the resulting force acting on each individual tire 18T acting in the vertical (Z) direction also play an essential role in the dynamics of the vehicle 10 , and may vary based on tire pressure, temperature, tire load, and tire / road friction coefficients. The said normal forces may be part of the modeling approach in the tire friction model 40 to be viewed as. Within the scope of the present disclosure, the tire friction model 40 however, use a conventional modeling or estimation method to determine longitudinal and lateral tire friction coefficients, ie, use μ X and μ Y. For example, the tendency of a tire characteristic of the control unit 50 its linearity is evaluated and evaluated, the tire friction coefficient being estimated by correlating the slope of such a characteristic with the tire friction coefficient.
Ziel des vorliegenden Verfahrens 100 ist es, entsprechende aerodynamische Kraftsollwerte für alle zur Verfügung stehenden aktiven aerodynamischen Elemente, wie z. B. die aktiven aerodynamischen Elemente 20 und/oder 120 der 1 zu bestimmen. Dies kann, wie oben erwähnt, zum Teil durch Berücksichtigung der Reifenreibung aus dem Reifenreibungsmodell 40 oder einer anderen Quelle, sowie durch die Verarbeitung anderer Fahrereingaben, wie z. B. des Lenkwinkels (Pfeil θ15), der Bremsstufe (Pfeil BX), der Radgeschwindigkeit (Pfeil ω18) und anderer möglicher Werte, wie der Gierrate, erreicht werden. Die gesamte aerodynamischen Kraft, die im Folgenden als FZAT bezeichnet wird, kann als die Summe der durch das Fahrzeug 10 entstehenden aerodynamischen Basis- und Trägheitskräfte (FZB) bestimmt werden, wobei sich die aktiven aerodynamischen Elemente 20, 120 in der eingefahrenen Position befinden und jeglicher Anteil der aktiven aerodynamischen Elemente 20, 120 auf einem zumindest teilweise ausgefahrenen Zustand basiert. Aim of the present method 100 it is appropriate aerodynamic force setpoints for all available active aerodynamic elements such. B. the active aerodynamic elements 20 and or 120 of the 1 to determine. This may, as mentioned above, in part by considering the tire friction from the tire friction model 40 or any other source, as well as processing other driver input, such as B. the steering angle (arrow θ 15 ), the braking stage (arrow B X ), the wheel speed (arrow ω 18 ) and other possible values, such as the yaw rate can be achieved. The total aerodynamic force, hereafter referred to as F ZAT , can be considered the sum of the vehicle 10 emerging aerodynamic basis and inertial forces (F ZB ) are determined, which are the active aerodynamic elements 20 . 120 in the retracted position and any portion of the active aerodynamic elements 20 . 120 based on an at least partially extended state.
Die Karosserie 14 des Fahrzeugs 10 bietet ein bekanntes „Grund”maß an aerodynamischem Anpressdruck, das in 2 graphisch als Kreisbahn 45 dargestellt ist. Das Grundmaß an aerodynamischem Anpressdruck (Pfeil 48) für einen gegebenen angeforderten aerodynamischen Leistungsbetriebspunkt PDD ist ggf. nicht immer ausreichend, beispielsweise bei bestimmten schnellen Fahrmanövern, wie z. B. bei starkem Bremsen oder einer aggressiven Kurvenlage. In diesen Fällen endet ein den aerodynamischen Anpressdruck (Pfeil 48) darstellender Vektor, der vom Ursprung (O) der Bahn 45 zum angeforderten aerodynamischen Leistungsbetriebspunkt PDD gezeichnet wird, an der Grenze 43 der Kreisbahn 45, wobei die Begrenzung 43 den aerodynamischen Leistungsgrenzwert der Karosserie 14 bei fehlender Bereitstellung der aktiven aerodynamischen Elemente 20 und/oder 120 darstellt. Die Steuereinheit 50 bestimmt somit automatisch die Größe des zusätzlichen aerodynamischen Anpressdrucks, der aus der Bereitstellung der aktiven aerodynamischen Elemente 20 und/oder 120 benötigt wird, um dem vom Fahrer angeforderten Leistungspunkt PDD zu entsprechen. Der zusätzliche aerodynamische Anpressdruck wird in 2 durch Pfeil 49 dargestellt. The body 14 of the vehicle 10 offers a known "reason" measure of aerodynamic contact pressure, which in 2 graphically as a circular path 45 is shown. The basic level of aerodynamic contact pressure (arrow 48 ) for a given requested aerodynamic power operating point P DD may not always be sufficient, for example, in certain fast driving maneuvers such. B. in heavy braking or aggressive cornering. In these cases ends the aerodynamic contact pressure (arrow 48 ) vector representing the origin (O) of the orbit 45 at the requested aerodynamic power operating point P DD , at the limit 43 the circular path 45 , where the limit 43 the aerodynamic power limit of the body 14 in the absence of provision of the active aerodynamic elements 20 and or 120 represents. The control unit 50 thus automatically determines the amount of additional aerodynamic contact pressure resulting from the provision of the active aerodynamic elements 20 and or 120 is required to correspond to the driver requested power point P DD . The additional aerodynamic contact pressure is in 2 by arrow 49 shown.
Im Rahmen des Verfahrens 100 berücksichtigt die Steuereinheit 50 der 1 die Reifenkräfte und Reifenreibungskoeffizienten sowohl in den Längs-(X) als auch den (Y) Querrichtungen in Bezug auf eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 10, oder genauer gesagt, der Fahrzeugräder 18. Die Steuereinheit 50 kann die anzuwendenden aerodynamischen Kräfte für die Steuereinheit 50 (FZAT), durch Lösen der folgenden Gleichung bestimmen: wobei FX die berechnete Reifenkraft in Längsrichtung, FY die berechnete Reifenkraft in Querrichtung, µX der Reifenreibungskoeffizient in Längsrichtung und µY der Reifenreibungskoeffizient in Querrichtung ist. Bezüglich der berechneten Reifenkräfte FX und FY können diese als Höchstwert einer berechneten angeforderten Reifenkraft, beispielsweise über die dynamischen Eingangssignale und Kinematikdaten, und eine tatsächliche oder gemessene Reifenkraft für die jeweilige Längs- und Querrichtung bestimmt werden. As part of the procedure 100 takes into account the control unit 50 of the 1 the tire forces and tire friction coefficients in both the longitudinal (X) and the (Y) transverse directions with respect to a traveling direction of the vehicle 10 , or more precisely, the vehicle wheels 18 , The control unit 50 can apply the aerodynamic forces to the control unit 50 (F ZAT ), by solving the following equation: where F X is the calculated tire force in the longitudinal direction, F Y is the calculated tire force in the transverse direction, μ X is the tire friction coefficient in the longitudinal direction and μ Y is the tire friction coefficient in the transverse direction. With regard to the calculated tire forces F X and F Y , these can be determined as the maximum value of a calculated requested tire force, for example via the dynamic input signals and kinematics data, and an actual or measured tire force for the respective longitudinal and transverse directions.
Die berechnete angeforderte Reifenkraft in Längsrichtung kann, wie unter Sachverständigen auf dem Fachgebiet bekannt ist, mithilfe einer kalibrierten Zuordnung der dynamischen Eingangssignale bestimmt werden, die der Bremspedalposition und Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen, wobei die letztere über die Sensoren S17 und S18 bestimmt werden kann. Die Drehmomentanforderung (TR) kann über einen ähnlichen Pedalsensor, wie z. B. einen mit einem Fahrpedal verbundenen bzw. kommunizierenden Sensor, bestimmt werden. Daher handelt es sich bei der angeforderten Reifenkraft in Längsrichtung um Daten, die der Steuereinheit 50 jederzeit zur Verfügung stehen. Die angeforderte Reifenkraft in Querrichtung (Y) kann in Abhängigkeit von der Gierrate des Fahrzeugs 10 bestimmt werden. Die Gierrate wird wiederum gewöhnlich in Stabilitätssteuersystemen verwendet und kann ohne weiteres in Abhängigkeit der Kinematik des Fahrzeugs 10, beispielsweise mithilfe von Werten, wie dem Lenkwinkel aus Sensor S15 oder der Fahrzeuggeschwindigkeit aus den Sensoren S18 und dem Reifenradius, jederzeit abgeschätzt werden. In anderen Ausführungsformen kann der optionale Giersensor SZ aus 1 dazu verwendet werden, die Gierrate unmittelbar zu messen oder zu bestimmen und die gemessene Gierrate als Gierratensignal (Pfeil Z10) an die Steuereinheit 50 zu übermitteln. The calculated longitudinal requested tire force may be determined, as known to those skilled in the art, using a calibrated assignment of the dynamic input signals corresponding to the brake pedal position and vehicle speed, the latter being determinable via the sensors S 17 and S 18 . The torque request (TR) can be via a similar pedal sensor, such. B. a sensor connected to a gas pedal or communicating sensor. Therefore, the requested tire force in the longitudinal direction is data that is the control unit 50 be available at all times. The requested tire force in the transverse direction (Y) may vary depending on the yaw rate of the vehicle 10 be determined. The yaw rate, in turn, is commonly used in stability control systems and can be readily dependent on the kinematics of the vehicle 10 For example, values such as the steering angle from sensor S 15 or the vehicle speed from sensors S 18 and the tire radius can be estimated at any time. In other embodiments, the optional yaw sensor S Z may be off 1 be used to directly measure or determine the yaw rate and the measured yaw rate as a yaw rate signal (arrow Z 10 ) to the control unit 50 to convey.
Die Reifenkräfte FXA und FYA können mithilfe einer geeigneten Methode, beispielsweise durch Verwendung von Reifenkraftsensoren S18F einer auf dem Fachgebiet bekannten Art, bestimmt werden. Beispielsweise können Lastsensoren an verschiedenen Stellen der Fahrzeugräder 18 angeordnet und so konfiguriert werden, dass die den Kompressions- und Dehnungskräften entsprechenden Werte gemessen werden. Zu Reifenkraftsensoren zählen beispielsweise isolierte Keramik oder andere Arten von Kraftsensoren, die in Reaktion auf eine entlang einer gegebenen Achse aufgebrachte Last einen variablen Widerstand ausgeben. Die tatsächliche Reifenkraft (FXA, FYA) oder entsprechenden Widerstandswerte können an die Steuereinheit 50 übermittelt werden, welche wiederum die Messwerte im Speicher M aufgezeichnet und/oder die tatsächliche Reifenkraft (FXA, FYA) je nach Ausführungsform aus dem Widerstand oder anderen Messwerten berechnet. The tire forces F XA and F YA can be determined by a suitable method, for example by using tire force sensors S 18F of a type known in the art. For example, load sensors at different locations of the vehicle wheels 18 and configured to measure the values corresponding to the compression and extension forces. Tire force sensors include, for example, insulated ceramics or other types of force sensors that output a variable resistance in response to a load applied along a given axis. The actual tire force (F XA , F YA ) or corresponding resistance values may be sent to the control unit 50 which in turn records the measured values in the memory M and / or calculates the actual tire force (F XA , F YA ) from the resistance or other measured values, depending on the embodiment.
Die aerodynamischen Basis- und Trägheitskräfte, d. h. FZB, können, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, in Abhängigkeit der bekannten Fahrzeugmasse, der Trägheitsauswirkungen und der aerodynamischen Basisauswirkungen für das Fahrzeug 10, bestimmt werden. Beispielsweise können die vertikalen Kräfte aufgrund der Masse und Beschleunigung des Fahrzeugs 10 offline bestimmt werden und im Speicher M der Steuereinheit 50 aufgezeichnet oder mithilfe eines Fahrzeugdynamikmodells online berechnet werden. Das Fahrzeug 10 kann zur Ermittlung der in vertikaler Richtung wirkenden aerodynamischen Basiskräfte einer stationären Windkanalprüfung unterzogen werden, wobei die Werte ebenfalls in einem Speicher M der Steuereinheit 50, beispielsweise, in einer Reihe von durch verschiedene Fahrzeuggeschwindigkeiten indizierten Nachschlagetabellen, aufgezeichnet werden. Da die Trägheitsauswirkungen auf vertikale Kräfte dynamisch sind, ist der resultierende Arbeitszyklus der Stellglieder 30, 130 relativ hoch. The basic and inertial aerodynamic forces, ie F ZB , may, as is known in the art, depending on the known vehicle mass, the inertial effects and the basic aerodynamic effects for the vehicle 10 to be determined. For example, the vertical forces due to the mass and acceleration of the vehicle 10 be determined offline and in the memory M of the control unit 50 recorded or calculated online using a vehicle dynamics model. The vehicle 10 may be subjected to a stationary wind tunnel test for determining the aerodynamic base forces acting in the vertical direction, the values also being stored in a memory M of the control unit 50 , for example, in a series of look-up tables indexed by different vehicle speeds. Since the inertial effects on vertical forces are dynamic, the resulting duty cycle is the actuators 30 . 130 quite high.
Sobald die Werte für die Reifenkräfte FX, FY und Reifenreibungskoeffizienten µX, ΜY ermittelt werden, kann die Steuereinheit 50 aus 1 die oben genannte Gleichung, falls erwünscht, pro Achse oder pro Fahrzeugrat 18 lösen, um dadurch die Summe der aerodynamischen Kräfte (FZAT) zu bestimmen, um dem gegenwärtigen Fahrerwunsch zu entsprechen. Dieser Wert entspricht dem Pfeil 49 aus 2. As soon as the values for the tire forces F X , F Y and tire friction coefficients μ X , Μ Y are determined, the control unit can 50 out 1 the above equation, if desired, per axle or per vehicle council 18 to thereby determine the sum of the aerodynamic forces (F ZAT ) to meet the current driver's request. This value corresponds to the arrow 49 out 2 ,
3 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform des Verfahrens 100. In Schritt S102 bestimmt die Steuereinheit 50 aus 1 zunächst eine Reihe von Fahrereingaben und fahrzeugdynamischen bzw. Kinematikdaten. Beispielsweise kann Schritt S102 den Empfang dynamischer Eingangssignale von verschiedenen Sensoren an Bord des Fahrzeugs 10, wie z. B. den Lenkwinkel (Pfeil θ15) vom Lenkwinkelsensor S15, die Bremsstufen (Pfeil BX) von dem Bremssensor (S17), die Radgeschwindigkeiten (Pfeil ω18) von den Drehzahlsensoren S18, die Gierrate von dem optionalen Gierratensensor SZ, usw. umfassen. Die Dynamikdaten, wie z. B. die Gierrate des Fahrzeugs 10 in Bezug auf eine Gierachse, d. h. die Z-Achse im XYZ-Bezugssystem in 1, können gemessen oder berechnet werden. Das Verfahren 100 geht zu Schritt S104 über, sobald alle oben erwähnten Signale empfangen werden bzw. die Werte anderweitig bestimmt werden. 3 shows a simplified embodiment of the method 100 , In step S102, the control unit determines 50 out 1 First, a series of driver inputs and vehicle dynamics or kinematics data. For example, step S102 may include receiving dynamic input signals from various sensors on board the vehicle 10 , such as B. the steering angle (arrow θ 15 ) from the steering angle sensor S 15 , the braking levels (arrow B X ) of the brake sensor (S 17 ), the wheel speeds (arrow ω 18 ) of the speed sensors S 18 , the yaw rate of the optional yaw rate sensor S Z , etc. include. The dynamics data, such. B. the yaw rate of the vehicle 10 with respect to a yaw axis, ie the Z axis in the XYZ reference frame in FIG 1 , can be measured or calculated. The procedure 100 goes to step S104 as soon as all the above-mentioned signals are received or the values are otherwise determined.
In Schritt S104 bestimmt die Steuereinheit 50 als nächstes die Reifenreibungskoeffizienten in Längs- und Querrichtung, µX und µY, aus dem Reifenreibungsmodell 40. Beispielsweise können die Reifenreibungskoeffizienten per Zugriff auf eine Reihe von Nachschlagetabellen und/oder anderweitig mithilfe des Reifenreibungsmodells 40 oder einer anderen Quelle berechnete oder abgeschätzte Werte bestimmt werden. Schritt S104 umfasst zudem die Messung oder anderweitige Bestimmung der Reifenkräfte FX und FY in der jeweiligen Längs- und Querrichtung in der oben erwähnten Weise. In step S104, the control unit determines 50 Next, the tire friction coefficients in the longitudinal and transverse directions, μ X and μ Y , from the tire friction model 40 , For example, the tire friction coefficients may be accessed by accessing a number of look-up tables and / or otherwise using the tire friction model 40 or other calculated or estimated values. Step S104 further includes measuring or otherwise determining the tire forces F X and F Y in the respective longitudinal and transverse directions in the above-mentioned manner.
Schritt S106 umfasst die Berechnung der Summe aller aerodynamischer Kräfte, FZAT unter Verwendung der oben genannten Formel. Schritt S106 kann pro Fahrzeugrad 18 oder pro Antriebsachse angewendet werden. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S108. Step S106 includes calculating the sum of all aerodynamic forces, F ZAT , using the above formula. Step S106 may be per vehicle wheel 18 or per drive axle. The procedure 100 then goes to step S108.
In Schritt S108 wendet die Steuereinheit 50 die berechneten aerodynamischen Kräfte, FZAT aus Schritt S106 an. Hierzu kann die Steuereinheit 50 je nach Bedarf Steuersignale (Pfeile 25, 125) an ein oder beide Stellglieder 30 und/oder 130 senden. Wenn mehrere aerodynamischen Elemente enthalten sind im Fahrzeug 10, kann Schritt S108 die dynamische Zuordnung der Anteile des aerodynamischen Anpressdrucks der aktiven aerodynamischen Elemente 20, 120 umfassen. In einer Ausgestaltung mit einem einzelnen aerodynamischen Element umfasst Schritt S108 die Verwendung der Steuereinheit 50 zur Steuerung des einzelnen in Betrieb befindlichen aerodynamischen Elements. Daher werden durch die Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens 100 die dynamischen Fahrzeugeingangssignale in Echtzeit berücksichtigt, um die Summe der aerodynamischen Kraftanteile von einem oder mehreren aktiven aerodynamischen Elementen an Bord eines Fahrzeugs, wie dem in 1 gezeigten, zu bestimmen, und um sicherzustellen, dass die besagten Anteile als genaue Kraftsollwerte beim Betrieb des Fahrzeugs 10 angesteuert werden. In step S108, the control unit applies 50 the calculated aerodynamic forces, F ZAT from step S106. For this purpose, the control unit 50 as required control signals (arrows 25 . 125 ) to one or both actuators 30 and or 130 send. If several aerodynamic elements are included in the vehicle 10 Step S108 may dynamically relate the proportions of the aerodynamic contact pressure of the active aerodynamic elements 20 . 120 include. In an embodiment with a single aerodynamic element, step S108 includes the use of the control unit 50 to control the individual operating aerodynamic element. Therefore, by using the method described above 100 taking into account in real time the dynamic vehicle input signals to obtain the sum of the aerodynamic power components of one or more active aerodynamic elements on board a vehicle, such as the one in 1 shown, and to ensure that the said shares as accurate force setpoints in the operation of the vehicle 10 be controlled.
Während einige der besten Art und Weisen und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den beigefügten Patentansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sind die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen bzw. die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufzufassen. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen erwünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht im Wortlaut oder durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Patentansprüche. While some of the best modes and other embodiments of the claimed disclosure have been described in detail, there are several alternative embodiments and embodiments for implementing the disclosure defined in the appended claims. Moreover, the embodiments shown in the drawings or the features of the various embodiments mentioned in the present description are not necessarily to be understood as embodiments independent of each other. Rather, it is possible that any of the features described in one of the examples of an embodiment may be combined with one or a plurality of other desired features from other embodiments, resulting in other embodiments that are not described in the text or by reference to the drawings are. Accordingly, such other embodiments are within the scope of the scope of the appended claims.
