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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Kraftfahrzeuge und insbesondere aerodynamische Merkmale von Kraftfahrzeugen.
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EINLEITUNG
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Wenn ein Kraftfahrzeug fährt, stört es die Luft, durch die es fährt. Diese Luftstörung hat unter anderem Einfluss auf den Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs. Die Überwindung von Windwiderstand und Turbulenz, die durch die Durchfahrt des Fahrzeugs erzeugt werden, verbraucht Energie, die aus Kraftstoff, Elektrizität oder anderer gespeicherter Energie des Fahrzeugs gewonnen werden muss. Je größer der Windwiderstand und die Turbulenzen sind, desto größer ist der Kraftstoffverbrauch und desto geringer ist die Kraftstoffeinsparung. Fahrzeuge werden daher in der Regel auf aerodynamische Leistung ausgelegt. Bei herkömmlichen Fahrzeugdesigns waren aerodynamische Merkmale im Allgemeinen feste Karosseriestrukturen an der Außenseite des Fahrzeugs. In letzter Zeit wurden jedoch bei einigen Fahrzeugen aktiv bewegliche aerodynamische Merkmale implementiert.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Karosserie und ein bewegliches Element, das an einem äußeren Abschnitt der Karosserie angeordnet ist. Das bewegliche Element weist eine erste und eine zweite Position auf. Die erste Position hat ein erstes aerodynamisches Profil und die zweite Position hat ein zweites aerodynamisches Profil, das sich von dem ersten aerodynamischen Profil unterscheidet. Das Fahrzeug beinhaltet zusätzlich ein Stellglied, das mit dem beweglichen Element gekoppelt ist. Das Stellglied ist ausgelegt, um das bewegliche Element zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu betätigen. Das Fahrzeug beinhaltet auch einen Sensor, der konfiguriert ist, um während eines Fahrzyklus eine relative Straßenlast zwischen dem zweiten aerodynamischen Profil und dem ersten aerodynamischen Profil zu erfassen. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine Steuerung, die konfiguriert ist zum, während eines Fahrzyklus, Steuern des Stellglieds, um das bewegliche Element in Reaktion auf die Erfüllung eines ersten Betriebsbedingung in die erste Position zu bewegen, zum Steuern des Stellglieds, um das bewegliche Element in Reaktion auf die Erfüllung eines zweiten Betriebsbedingung in die zweite Position zu bewegen, und um als Reaktion darauf, dass die relative Straßenlast positiv ist, das Stellglied zu steuern, um das bewegliche Element in die erste Position zu bewegen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die zweite Betriebsbedingung, dass die Fahrzeugbeschleunigung unter einem kalibrierten Beschleunigungsschwellenwert liegt und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem kalibrierten Geschwindigkeitsschwellenwert liegt.
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In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die erste Betriebsbedingung eine erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit, und die Steuerung ist zum Steuern des Stellglieds ausgelegt, um das bewegliche Element basierend auf einer aus einer Nachschlagetabelle erhaltenen Stellgliedeinstellung, basierend auf der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit in die erste Position zu bewegen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Stellglied konfiguriert, um das bewegliche Element kontinuierlich zwischen der ersten und der zweiten Position zu betätigen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform hat das bewegliche Element eine dritte Position mit einem dritten aerodynamischen Profil, das sich von dem ersten aerodynamischen Profil und von dem zweiten aerodynamischen Profil unterscheidet. In einer solchen Ausführungsform ist das Stellglied ferner konfiguriert, um das bewegliche Element in die dritte Position zu bewegen, und die Steuerung ist ferner dazu ausgelegt, als Reaktion darauf, dass die relative Straßenlast negativ ist, das Stellglied zu steuern, um das bewegliche Element in die dritte Position zu bewegen.
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Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Erfassen eines ersten Fahrzeugbetriebszustands und, als Reaktion auf ein Erfassen des ersten Fahrzeugbetriebszustands, automatisches Steuern eines mit einer aktiven aerodynamischen Vorrichtung gekoppelten Stellglieds über eine Steuerung in eine erste Einstellung. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich ein Erfassen eines zweiten Fahrzeugbetriebszustands und, als Reaktion auf ein Erfassen des zweiten Fahrzeugbetriebszustands mit dem Stellglied in der ersten Einstellung, automatisches Steuern des Stellglieds über die Steuerung in eine zweite Einstellung. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bestimmen einer relativen Straßenlast zwischen der zweiten Einstellung und der ersten Einstellung durch die Steuerung und in Reaktion darauf, dass die relative Straßenlast positiv ist, das automatische Steuern des Stellglieds zu der ersten Einstellung durch die Steuerung.
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In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die zweite Betriebsbedingung, dass die Fahrzeugbeschleunigung unter einem kalibrierten Beschleunigungsschwellenwert liegt und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem kalibrierten Geschwindigkeitsschwellenwert liegt.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Stellglied konfiguriert, um kontinuierlich zwischen der ersten und der zweiten Einstellung zu betätigen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet das Verfahren zusätzlich, in Reaktion darauf, dass die relative Straßenlast negativ ist, automatisches Steuern des Stellglieds über die Steuerung zu einer dritten Einstellung, wobei die zweite Einstellung zwischen der ersten Einstellung und der dritten Einstellung liegt. Solche Ausführungsformen können auch das Bestimmen einer zweiten relativen Straßenlast über die Steuerung zwischen der dritten Einstellung und der zweiten Einstellung beinhalten, und in Reaktion darauf, dass die zweite relative Straßenlast positiv ist, automatisches Steuern des Stellglieds über die Steuerung zu der zweiten Einstellung. Solche Ausführungsformen können umfassen, dass die zweite Einstellung in einem nichtflüchtigen Fahrzeugspeicher für den Zugriff während eines nachfolgenden Fahrzyklus gespeichert wird.
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In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet das Verfahren zusätzlich das automatische Steuern des Stellglieds über die Steuerung zu einer dritten Einstellung, wobei die erste Einstellung zwischen der dritten Einstellung und der zweiten Einstellung liegt. Solche Ausführungsformen können zusätzlich auch das Bestimmen einer zweiten relativen Straßenlast über die Steuerung zwischen der dritten Einstellung und der ersten Einstellung beinhalten, und in Reaktion darauf, dass die zweite relative Straßenlast positiv ist, automatisches Steuern des Stellglieds über die Steuerung zu der ersten Einstellung.
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Ein aktives aerodynamisches System gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein bewegliches Element, das an einem äußeren Abschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist. Das bewegliche Element hat eine erste Position und eine zweite Position, die sich von der ersten Position unterscheidet. Das System beinhaltet zusätzlich ein Stellglied, das mit dem beweglichen Element gekoppelt und konfiguriert ist, um das bewegliche Element zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu betätigen. Das System beinhaltet auch einen Sensor, der konfiguriert ist, um während eines Fahrzyklus eine relative Straßenlast zwischen der zweiten Position und der ersten Position zu erfassen. Das System beinhaltet ferner einen nichtflüchtigen Datenspeicher, der mit einer Stellgliedkalibrierung versehen ist. Das System hat des Weiteren eine Steuerung. Die Steuerung ist konfiguriert um, während eines Fahrzyklus, das Stellglied zu steuern, um das bewegliche Element basierend auf der Stellgliedkalibrierung in eine erste Position zu bewegen. Die Steuerung ist ebenfalls konfiguriert, um in Reaktion darauf, dass sich das Fahrzeug in einem stationären Zustand befindet, während sich das bewegliche Element in der ersten Position befindet, das Stellglied automatisch in die zweite Position zu steuern. Die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass die relative Straßenlast negativ ist, die Stellgliedkalibrierung basierend auf der zweiten Position zu modifizieren.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen eine Reihe von Vorteilen bereit. Zum Beispiel können Systeme und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung eine fahrzeuginterne Optimierung der Kalibrierung für eine aktive aerodynamische Vorrichtung bereitstellen, wodurch Zeit und Kosten reduziert werden, die mit der Kalibrierung solcher Kalibrierungen unter Verwendung von Windkanalversuchen oder - simulationen verbunden sind. Darüber hinaus können Systeme und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung Kalibrierungen für aktive aerodynamische Vorrichtungen modifizieren, wenn sie in Reaktion auf Änderungen der aerodynamischen Leistung, wie das Anbringen eines Anhängers an einem Fahrzeug, benötigt werden.
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Die vorstehenden Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine Darstellung einer aktiven aerodynamischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3A und 3B sind Darstellungen einer aktiven aerodynamischen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern einer aktiven aerodynamischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Folglich sind die hierin offenbarten aufbau- und funktionsspezifischen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachleuten die verschiedenen Arten und Weisen der Nutzung der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Wie Fachleute verstehen, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein.
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Kraftfahrzeuge können mit einer oder mehreren aktiven aerodynamischen Vorrichtungen versehen sein. Eine aktive aerodynamische Vorrichtung bezieht sich auf ein aerodynamisches Element, das unter einer Vielzahl von verschiedenen Positionen betätigt werden kann, die unterschiedliche aerodynamische Profile aufweisen. Die aktive(n) aerodynamische(n) Vorrichtung(en) kann/können dadurch während eines Fahrzyklus betätigt werden, um aerodynamische Eigenschaften des Fahrzeugs wie etwa Widerstand oder Abtrieb zu variieren.
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Unter Bezugnahme nun auf 1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 12. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der Antriebsstrang 12 einen Verbrennungsmotor; in anderen Ausführungsformen kann der Antriebsstrang 12 jedoch andere Konfigurationen aufweisen, wie zum Beispiel einen rein elektrischen oder Brennstoffzellen-Antriebsstrang. Das Fahrzeug 10 beinhaltet zusätzlich mindestens einen Sensor 14. In beispielhaften Ausführungsformen ist mindestens ein jeweiliger Sensor 14 konfiguriert, um eine Straßenlast des Fahrzeugs 10 zu erfassen. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist mindestens einer der Sensoren 14 dem Antriebsstrang 12 zugeordnet. In der veranschaulichenden Ausführungsform kann der Sensor/können die Sensoren 14 einen Kraftstoffdurchflusssensor, der zum Überwachen des Kraftstoffverbrauchs des Antriebsstrangs 12 ausgelegt ist, einen Drehmomentsensor, der zum Überwachen der Drehmomentausgabe des Antriebsstrangs 12 ausgelegt ist, oder andere Sensoren aufweisen, die ansonsten eine Last auf dem Antriebsstrang 12 überwachen. In anderen Ausführungsformen können jedoch andere Sensoren implementiert werden, die die Straßenlast überwachen können. Zusätzlich kann/können der Sensor/die Sensoren 14 zusätzliche Sensoren enthalten, wie zum Beispiel einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Lenkpositionssensor und einen Beschleunigungsmesser.
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Das Fahrzeug 10 beinhaltet zusätzlich mindestens ein aktives aerodynamisches System 24 mit mindestens einem beweglichen aerodynamischen Element 16. Das/die aktive(n) aerodynamische(n) System(e) 24 kann/können einen aktiven Heckspoiler, wie weiter unten mit Bezug auf 2 näher erläutert wird, einen aktiven Unterboden-Windabweiser, wie weiter unten unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher erörtert wird, andere aktive aerodynamische Vorrichtungen oder Kombinationen davon aufweisen. Das/die bewegliche(n) aerodynamische(n) Element(e) 16 ist/sind zwischen einer Vielzahl verschiedener Positionen bewegbar. Das/die aktive(n) aerodynamische(n) System(e) 24 beinhaltet/beinhalten mindestens ein Stellglied 18, das mit dem/den beweglichen aerodynamischen Element(en) 16 gekoppelt und konfiguriert ist, um das/die bewegliche(n) aerodynamische(n) Element(e) 16 unter der Vielzahl der Positionen zu bewegen. Das Stellglied/die Stellglieder 18 können ein lineares Stellglied, einen Elektromotor, ein Smart-Material-Stellglied, ein beliebiges anderes geeignetes Stellglied oder eine Kombination davon beinhalten.
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Der Antriebsstrang 12, der/die Sensor(en) 14 und das/die Stellglied(er) 18 stehen in Verbindung mit der Steuerung 20 oder werden durch diese gesteuert. Während als eine einzelne Einheit abgebildet, kann die Steuerung 20 eine oder mehrere zusätzliche Steuerungen beinhalten, die gemeinsam als „Steuerung“ bezeichnet werden. Die Steuerung 20 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) beinhalten, die mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder Medien in Verbindung steht. Computerlesbare Speichergeräte oder Medien können flüchtige und nicht-flüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Aufrechterhaltungsspeicher („Keep-Alive-Memory, KAM“) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder Medien können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen, wie etwa PROMs (programmierbare Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbare PROM), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen, implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung beim Steuern des Motors oder Fahrzeugs verwendet werden.
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Die Steuerung 20 steht in Verbindung mit einem nichtflüchtigen Datenspeichermedium 22. Das Datenspeichermedium 22 ist mit Steuerinformationen zum Steuern des Stellglieds/der Stellglieder 18 versehen, wie im Folgenden ausführlicher erläutert wird. In einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Steuerinformation eine Nachschlagetabelle mit Standard-Stellgliedeinstellungen basierend auf einem oder mehreren Fahrzeugparametern, die durch den/die Sensor(en) 14 erfassbar sind, wie zum Beispiel Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung und Drehung.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 2 ist eine isometrische Ansicht einer beispielhaften aktiven aerodynamischen Vorrichtung 24' für ein Kraftfahrzeug 10' gezeigt. In dieser Ausführungsform kann die aktive aerodynamische Vorrichtung 24' als ein Heckflügel 24' bezeichnet werden; andere Ausführungsformen im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung beinhalten jedoch andere Arten von aktiven aerodynamischen Vorrichtungen. Der Heckflügel 24' ist mit einem hinteren Abschnitt 28 des Fahrzeugs 10' durch mindestens eine Stütze 26 gekoppelt. Der Heckflügel 24' beinhaltet ein langgestrecktes aerodynamisches Element oder eine Tragfläche 16'. Die Tragfläche 16' weist eine einer Bodenebene zugewandte Saugfläche 30 und eine von einer Bodenebene abgewandte Druckfläche 32 auf. Somit entsteht, wenn Luft über die Tragfläche 16' strömt, eine Druckdifferenz zwischen der Druckfläche 32 und der Saugfläche 30 und auf den hinteren Abschnitt 28 des Fahrzeugs 10' wird ein Abtrieb ausgeübt.
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Mindestens ein Stellglied 18' ist angeordnet, um die Tragfläche 16' zu schwenken, z. B. um einen Anstellwinkel der Tragfläche 16' einzustellen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Stellglied 18' konfiguriert sein, um die Tragfläche 16' relativ zu der/den Stütze(n) 26 zu schwenken, um einen Teil der Stütze(n) 26 relativ zu einem anderen Teil der Stütze(n) 26 zu schwenken oder eine andere geeignete Konfiguration zum Einstellen des Anstellwinkels der Tragfläche 16'. Das Stellglied 18' kann über eine Steuerung 20' gesteuert werden, um die Tragfläche 16' während eines Fahrzyklus, als Reaktion auf beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Querbeschleunigung, zwischen verschiedenen Positionen zu schwenken. Durch Schwenken der Tragfläche 16' können der durch die Tragfläche 16' erzeugte Abtrieb und der Widerstand basierend auf den aktuellen Betriebsbedingungen modifiziert werden.
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Unter jetziger Bezugnahme auf die 3A und 3B ist eine Ansicht einer zweiten beispielhaften aktiven aerodynamischen Vorrichtung 24" für ein Kraftfahrzeug 10" gezeigt. In der Ausführungsform der 3A und 3B ist ein Fahrzeug 10" mit einer aktiven aerodynamischen Vorrichtung 24" versehen, die als ein Windabweiser 24" bezeichnet werden kann. Der Windabweiser 24" beinhaltet ein bewegliches Element 16", das mit einem Stellglied 18" gekoppelt ist. Das Stellglied 18" ist konfiguriert, um das bewegliche Element 16" um eine im Allgemeinen horizontale Schwenkachse zu schwenken, die sich seitlich über das Fahrzeug erstreckt. Das Stellglied 18" wird von einer Steuerung 34" gesteuert. Die Steuerung ist konfiguriert, um das Stellglied 18" zum Bewegen des beweglichen Elements 16" zwischen einer Sperrposition, wie in 3A veranschaulicht, und einer Kühlposition, wie in 3B veranschaulicht, zu steuern. In der Sperrposition fungiert der Windabweiser 24" als Luftdamm, der den Luftdurchlass unter dem Fahrzeug 10" verhindert und dadurch den Luftwiderstand verringert. In der Kühlposition wird das bewegliche Element 16" geschwenkt, um ein anderes Sperrmuster darzustellen, wobei die Luft zu den Fahrzeugrädern umgelenkt wird, um dadurch die Kühlung der Fahrzeugbremsen zu verbessern.
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Bekannte aktive aerodynamische Systeme werden gemäß eines vordefinierten Kalibrierungsschemas gesteuert, z. B. einer Nachschlagetabelle, die Stellgliedeinstellungen enthält, die Geschwindigkeits- oder Beschleunigungswerten entsprechen. Das Kalibrierungsschema ist im Allgemeinen für eine bevorzugte Eigenschaft bei einer gegebenen Betriebsbedingung ausgelegt, z. B. verringerter Widerstand oder erhöhter Abtrieb. Die optimale Stellgliedeinstellung wird durch eine Vielzahl von Fahrzeugfaktoren beeinflusst, wie zum Beispiel Karosseriestil, Federung, Reifen, Radstand und ist daher spezifisch für eine bestimmte Variante eines Fahrzeugs. Das vordefinierte Kalibrierungsschema wird allgemein basierend auf einem Windkanal-Test oder einer -Simulation bestimmt. Da jedoch das Testen oder die Simulation für jedes neue Fahrzeug oder eine neue Variante eines Fahrzeugs wiederholt wird, kann dieses Kalibrierungsverfahren relativ zeitaufwendig sein. Darüber hinaus ist die Kalibrierung allgemein für ein Fahrzeug unter nominalen Betriebsbedingungen definiert und berücksichtigt möglicherweise keine Faktoren, die die aerodynamische Leistung in der realen Welt, wie etwa das Vorhandensein eines gezogenen Anhängers, verändern können.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf 4 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einem Ablaufdiagramm dargestellt. Der Algorithmus beginnt bei Block 100.
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Aktuelle Fahrzeugparameter werden erfasst, wie in Block 102 veranschaulicht. Die Fahrzeugparameter können durch einen oder mehrere Sensoren erfasst werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Lenkpositionssensor und einen Beschleunigungsmesser. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhalten die Fahrzeugparameter Geschwindigkeit, Beschleunigung und Kurvenfahrt. Andere Parameter oder Kombinationen von Parametern können in anderen Ausführungsformen gemessen werden.
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Eine aktive aerodynamische Vorrichtung wird gemäß einer aktuellen Kalibrierung gesteuert, wie in Block 104 veranschaulicht. Dies kann das Steuern eines Stellglieds auf eine Einstellung beinhalten, die aus einer Nachschlagetabelle basierend auf der bei Block 102 erfassten Fahrzeugparameter erhalten wird. Wenn der Algorithmus nicht zuvor ausgeführt wurde, kann die aktuelle Kalibrierung eine Standardkalibrierung sein, die von einem Fahrzeughersteller bereitgestellt wird. Wenn der Algorithmus ausgeführt worden ist, kann die aktuelle Kalibrierung relativ zu der Standardkalibrierung modifiziert werden, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird.
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Es wird ermittelt, ob sich das Fahrzeug in Geschwindigkeit und in allgemein stationärem Betrieb befindet, wie bei der Operation 106 dargestellt. In einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet diese Bestimmung das Bestimmen, ob die momentane Fahrzeugbeschleunigung unter einem vordefinierten Schwellenwert liegt, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem vordefinierten Schwellenwert liegt.
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Wenn die Bestimmung der Operation 106 negativ ist, kehrt die Steuerung zu Block 102 zurück. Die aktive aerodynamische Vorrichtung wird dadurch gemäß der aktuellen Kalibrierung gesteuert, es sei denn, und bis sich das Fahrzeug im allgemeinen stationären Betrieb befindet.
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Wenn die Bestimmung der Operation 106 positiv ist, wird die aktive aerodynamische Vorrichtung in einer ersten Richtung relativ zu der aktuellen Kalibrierung erhöht, wie in Block 108 veranschaulicht. In einer beispielhaften Ausführungsform wird dies durchgeführt, indem ein Stellglied zu einer mehr ausgefahrenen oder mehr eingefahrenen Einstellung relativ zu der aktuellen Kalibrierung gesteuert wird.
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Die Fahrzeuglast wird während der Änderung der Position der aerodynamischen Vorrichtung überwacht, wie in Block 110 veranschaulicht. Dies kann z. B. das Überwachen der Kraftstoffverbrauchsmenge oder des Motordrehmoments beinhalten. Eine Verringerung der Kraftstoffverbrauchsmenge oder des Motordrehmoments kann einer Verringerung der Straßenlast und ebenso einer Verringerung des Luftwiderstandes und einer wünschenswerteren Position für die aktive aerodynamische Vorrichtung unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen entsprechen.
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Es wird ermittelt, ob die Position der aktuellen aktiven aerodynamischen Vorrichtung eine negative relative Straßenlast im Vergleich zu der vorherigen aktiven aerodynamischen Position aufweist, d. h. eine geringere Straßenlast als die vorherige Position der aktiven aerodynamischen Vorrichtung, wie in Block 112 dargestellt. Wenn die Bestimmung positiv ist, kehrt die Steuerung zu Block 108 zurück. Die aktive aerodynamische Vorrichtung wird dadurch in der ersten Richtung erhöht, bis die Straßenlast nicht mehr abnimmt.
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Wenn die Bestimmung negativ ist, werden eine erste minimale Straßenlast und Position gespeichert, wie in Block 114 veranschaulicht. Die erste minimale Straßenlast und -position entspricht dem minimalen Straßenlastwert, der gemessen wurde, während die aktive aerodynamische Vorrichtung in der ersten Richtung bewegt wurde, und der Position der aktiven aerodynamischen Vorrichtung, bei der dieser Straßenlastwert erhalten wurde.
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Die aktive aerodynamische Vorrichtung wird dann zu der Position gemäß der aktuellen Kalibrierung zurückgeführt, wie in Block 116 dargestellt. Wie oben erörtert, kann dies das Steuern eines Stellglieds auf eine Einstellung beinhalten, die aus einer Nachschlagetabelle basierend auf der bei Block 102 erfassten Fahrzeugparameter erhalten wird.
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Die aktive aerodynamische Vorrichtung wird in einer zweiten Richtung relativ zu der aktuellen Kalibrierung erhöht, wie in Block 118 veranschaulicht. In einer beispielhaften Ausführungsform wird dies durchgeführt, indem ein Stellglied in einer entgegengesetzten Richtung relativ zu der in Block 108 gesteuert wird.
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Die Fahrzeuglast wird während der Änderung der Position der aerodynamischen Vorrichtung überwacht, wie in Block 120 dargestellt. Wie oben erörtert kann dies z. B. das Überwachen der Kraftstoffverbrauchsmenge oder des Motordrehmoments beinhalten.
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Es wird ermittelt, ob die Position der aktuellen aktiven aerodynamischen Vorrichtung eine negative relative Straßenlast im Vergleich zu der vorherigen aktiven aerodynamischen Position aufweist, d. h. eine geringere Straßenlast als die vorherige Position der aktiven aerodynamischen Vorrichtung, wie in Block 122 dargestellt. Wenn die Bestimmung positiv ist, kehrt die Steuerung zu Block 118 zurück. Die aktive aerodynamische Vorrichtung wird dadurch in der zweiten Richtung erhöht, bis die Straßenlast nicht mehr abnimmt.
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Wenn die Bestimmung negativ ist, werden eine zweite minimale Straßenlast und Position gespeichert, wie in Block 124 veranschaulicht. Die zweite minimale Straßenlast und Position entspricht dem minimalen Straßenlastwert, der gemessen wurde, während die aktive aerodynamische Vorrichtung in der zweiten Richtung bewegt wurde, und der Position der aktiven aerodynamischen Vorrichtung, bei der dieser Straßenlastwert erhalten wurde.
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Die aktive aerodynamische Vorrichtung wird dann auf die minimale Straßenlastposition zwischen der ersten und der zweiten gespeicherten Position gesteuert, wie in Block 126 veranschaulicht. Wenn somit die erste minimale Straßenlast geringer als die zweite minimale Straßenlast ist, wird die aktive aerodynamische Vorrichtung in die erste Position gesteuert. In ähnlicher Weise wird, wenn die zweite minimale Straßenlast geringer ist als die erste minimale Straßenlast, die aktive aerodynamische Vorrichtung in die zweite Position gesteuert. Die aktive aerodynamische Vorrichtung wird dadurch unabhängig von der aktuellen Kalibrierung in eine Position gesteuert, die der geringsten gemessenen Straßenlast entspricht.
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Die Kalibrierung für die aktive aerodynamische Vorrichtung wird dann aktualisiert, wie in Block 128 veranschaulicht. In einer beispielhaften Ausführungsform wird dies durchgeführt, indem eine Nachschlagetabelle modifiziert wird, die Stellgliedeinstellungen basierend auf aktuellen Betriebsparametern enthält. In einigen derartigen Ausführungsformen kann die Aktualisierung durchgeführt werden, indem ein Versatz oder ein Multiplikator zwischen der Position, die der geringsten gemessenen Straßenlast entspricht, und der aktuellen Kalibrierung berechnet wird. Der berechnete Versatz oder Multiplikator wird danach auf eine Vielzahl von Einstellungen in der Nachschlagetabelle angewendet, wodurch eine aktualisierte Kalibrierung für einen Bereich potentieller Betriebsparameter erstellt wird. In anderen solchen Ausführungsformen wird nur die Einstellung basierend auf aktuellen Betriebsparametern modifiziert, was zu begrenzteren und granulareren Aktualisierungen der Nachschlagetabelle führt.
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Der Algorithmus endet dann bei Block 130.
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In einer Variante des Obigen können die Schritte 108 bis 126 zu Verifikationszwecken ein- oder mehrmals wiederholt werden, bevor die Kalibrierung in Block 128 aktualisiert wird.
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In einer anderen Variante kann der in 4 dargestellte Algorithmus nur in Reaktion darauf ausgeführt werden, dass eine Lernmodusbedingung erfüllt ist, z. B. eine Bedienerauswahl eines Lernmodus oder ein Kilometerzählerstand, der unter einem vordefinierten Schwellenwert liegt, der einer Initialisierungsperiode entspricht.
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In noch einer anderen Variante besteht die Kalibrierungsaktualisierung, die in Block 128 durchgeführt wird, nur für die Dauer eines aktuellen Fahrzyklus, wonach die Kalibrierung zu einer Standardkalibrierung wiederhergestellt wird. Der Algorithmus kann dadurch vorübergehende Änderungen in der aerodynamischen Leistung des Fahrzeugs berücksichtigen, wie z. B. das Anbringen eines Anhängers an dem Fahrzeug.
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In Fahrzeugen mit mehreren aktiven aerodynamischen Vorrichtungen kann der in 4 dargestellte Algorithmus für jede aktive aerodynamische Vorrichtung an dem Fahrzeug separat durchgeführt werden.
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Wie gesehen werden kann, können Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung ein System und Verfahren für eine fahrzeuginterne Optimierung der Kalibrierung für eine aktive aerodynamische Vorrichtung bereitstellen, wodurch Zeit und Kosten reduziert werden, die mit der Kalibrierung solcher Kalibrierungen unter Verwendung von Windkanalversuchen oder -simulationen verbunden sind. Darüber hinaus können Systeme und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung Kalibrierungen für aktive aerodynamische Vorrichtungen modifizieren, wenn sie in Reaktion auf Änderungen der aerodynamischen Leistung, wie das Anbringen eines Anhängers an einem Fahrzeug, benötigt werden.
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Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu sein, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die nach dem Stand der Technik, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
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Während exemplarische Ausführungsformen vorstehend beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen beinhaltet sind. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu sein, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die nach dem Stand der Technik, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
