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EINLEITUNG
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Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Luftwiderstandsreduzierung.
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Zur Beleuchtung des technischen Hintergrunds sei an dieser Stelle auf die Druckschriften
US 2018 /0 211 817 A1 ,
US 2016 / 0 007 436 A1 und
US 9 821 862 B2 verwiesen.
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KURZDARSTELLUNG
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Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgestellt, die dazu konfiguriert ist, den Luftwiderstand durch die Konfiguration von Plasma-Aktuatoren zu reduzieren.
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Gemäß einem Aspekt eine exemplarischen Ausführungsform ist eine Vorrichtung zur Reduzierung des Luftwiderstands konfiguriert. Die Vorrichtung beinhaltet einen Plasma-Aktuator mit einem hohlen Zylinder mit zwei offenen Basen, einer ersten Elektrode innerhalb des Zylinders, einer zweiten Elektrode außerhalb des Zylinders und einer Plasmaschicht innerhalb des Zylinders neben der ersten Elektrode; eine Oberfläche mit mindestens einem der Plasma-Aktuatoren auf der Oberfläche; und ein Bewegungsstellglied, das dazu konfiguriert ist, zu bewirken, dass sich mindestens einer der Plasma-Aktuatoren in einer wischenden Bewegung über die Oberfläche bewegt.
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Die Oberfläche kann eine oder mehrere aus einer Oberseite eines Seitenspiegels eines Fahrzeugs, einer A-Säule eines Fahrzeugs, einer Unterseite eines Bereichs unter einem vorderen Stoßfänger eines Fahrzeugs, einer Unterseite eines Bereichs zwischen einem vorderen und hinteren Abschnitt eines Fahrzeugs, Radkästen eines Fahrzeugs, einer Heckklappe, einer Heckklappe, einer Heckklappe oder einer Klappe eines Fahrzeugs, einer Unterseite eines Bereichs unter einem hinteren Stoßfänger eines Fahrzeugs und einer vertikalen Kante an einer Fahrerseite oder Beifahrerseite eines Fahrzeugs beinhalten.
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Der mindestens eine Plasma-Aktuator kann eine Vielzahl von Plasma-Aktuatoren beinhalten.
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Das Bewegungsstellglied kann so konfiguriert sein, dass es die Oberfläche bewegt, um zu bewirken, dass sich der mindestens eine Plasma-Aktuator über die Oberfläche bewegt.
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Das Bewegungsstellglied kann dazu konfiguriert sein, den Plasma-Aktuator zu bewegen, um sich über die Oberfläche zu bewegen. Das Bewegungsstellglied kann eine piezoelektrische Vorrichtung beinhalten.
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Die Vorrichtung kann einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu messen, und das Bewegungsstellglied kann eine Leistungssteuerung beinhalten, die dazu konfiguriert ist, eine Frequenz und eine Spannung, die der piezoelektrischen Vorrichtung zugeführt wird, gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die durch den Geschwindigkeitssensor gemessen wird, einzustellen.
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Die Vorrichtung kann einen Basisdrucksensor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, einen Basisdruck eines Bereichs hinter einem Fahrzeug zu erfassen, und die Leistungssteuerung kann konfiguriert sein, um die Frequenz und die Spannung des an die piezoelektrische Vorrichtung gelieferten Stroms entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des vom Basisdrucksensor gemessenen Basisdrucks einzustellen.
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Die Leistungssteuerung kann konfiguriert sein, um die Frequenz im Bereich zwischen 2 kHz und 20 kHz entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des Basisdrucks einzustellen.
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Die Vorrichtung kann einen Basisdrucksensor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, einen Basisdruck eines Bereichs hinter einem Fahrzeug zu erfassen, und die Leistungssteuerung ist dazu konfiguriert, eine Frequenz und eine Spannung der Leistung einzustellen, die der piezoelektrischen Vorrichtung gemäß dem vom Basisdrucksensor gemessenen Basisdruck zugeführt wird.
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Die Leistungssteuerung kann dazu konfiguriert sein, die Frequenz im Bereich zwischen 2 kHz und 20 kHz entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des Basisdrucks einzustellen.
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Die Leistungssteuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Spannung von bis zu 10 kV an die piezoelektrische Vorrichtung auszugeben.
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Das Bewegungsstellglied kann einen Gleichstrom (DC)/Gleichstrom (DC)-Wandler beinhalten, der dazu konfiguriert ist, die Leistung auf eine geeignete Spannung und Frequenz zu beziehen, um die piezoelektrische Vorrichtung zu betreiben. Der Gleichstrom (DC)/Gleichstrom (DC)-Wandler kann einen Signalgenerator und einen Verstärker beinhalten.
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Die piezoelektrische Vorrichtung kann einen piezoelektrischen Resonator beinhalten, der dazu konfiguriert ist, ein vom Signalgenerator und dem Verstärker verarbeitetes Signal zu empfangen.
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Die Oberfläche kann eine gekrümmte Oberfläche sein.
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Der Hohlzylinder kann einen Isolator beinhalten.
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Gemäß einem Aspekt einer weiteren exemplarischen Ausführung ist eine Vorrichtung bereitgestellt, die zur Reduzierung des Luftwiderstandes konfiguriert ist. Die Vorrichtung kann einen Plasma-Aktuator beinhalten, eine Oberfläche, die mindestens eines der Plasma-Aktuatoren umfasst, die auf der Oberfläche angeordnet sind, und ein Bewegungsstellglied, das dazu konfiguriert ist, den mindestens einen der Plasma-Aktuatoren zu veranlassen, sich in einer wischenden Bewegung über die Oberfläche zu bewegen.
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Das Bewegungsstellglied kann eine piezoelektrische Vorrichtung beinhalten, die Vorrichtung kann ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu messen, und das Bewegungsstellglied kann eine Leistungssteuerung beinhalten, die dazu konfiguriert ist, eine Frequenz und eine Spannung, die der piezoelektrischen Vorrichtung zugeführt wird, gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die durch den Geschwindigkeitssensor gemessen wird, einzustellen.
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Die Vorrichtung kann einen Basisdrucksensor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, einen Basisdruck eines Bereichs hinter einem Fahrzeug zu erfassen, und die Leistungssteuerung kann dazu konfiguriert sein, die Frequenz und die Spannung des an die piezoelektrische Vorrichtung gelieferten Stroms entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des vom Basisdrucksensor gemessenen Basisdrucks einzustellen.
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Weitere Zwecke, Vorteile und neuartige Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Offenbarung wird im Folgenden in Verbindung mit den nachstehenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
- 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung, die dazu konfiguriert ist, den Luftwiderstand gemäß einer exemplarischen Ausführungsform zu reduzieren;
- 2A und 2B zeigen Darstellungen von verschiedenen Konfigurationen von Plasma-Aktuatoren, die durch eine Vorrichtung gesteuert werden, die dazu konfiguriert ist, den Widerstand gemäß mehrerer Aspekte der exemplarischen Ausführungsformen zu reduzieren;
- 3 zeigt einen Plasma-Aktuator der Vorrichtung zum Reduzieren des Luftwiderstands und eine Konfiguration mehrerer Plasma-Aktuatoren gemäß Aspekten einer exemplarischen Ausführungsform; und
- 4 zeigt eine Darstellung einer wischenden Bewegung des Plasma-Aktuators, der durch die Vorrichtung gesteuert wird, die dazu konfiguriert ist, den Luftwiderstand gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform zu reduzieren.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Eine Vorrichtung, die zur Reduzierung des Luftwiderstandes konfiguriert ist, wird nun im Einzelnen mit Bezugnahme auf die 1 - 4 der beigefügten Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugsziffern durchgängig auf gleiche Elemente beziehen, beschrieben.
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Die folgende Offenbarung ermöglicht es Fachleuten den Erfindungsgedanken auszuüben. Die hierin offenbarten beispielhaften Ausführungsformen sind jedoch lediglich exemplarisch. Darüber hinaus sollten Beschreibungen von Merkmalen oder Aspekten jedes Ausführungsbeispiels für Aspekte anderer beispielhaften Ausführungsformen typischerweise als verfügbar in Betracht gezogen werden.
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Es versteht sich auch, dass dort, wenn hierin angegeben ist, dass ein erstes Element mit einem zweiten Element „verbunden mit“, „gebildet auf“ oder „angelegt“ ist, das erste Element direkt verbunden mit, direkt gebildet auf oder direkt auf dem zweiten Element angeordnet sein kann, dass Zwischenelemente zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element vorhanden sein können, es sei denn, es wird angegeben, dass ein erstes Element „direkt“ mit dem zweiten Element verbunden, daran befestigt, darauf ausgebildet oder auf diesem angeordnet ist. Wenn darüber hinaus ein erstes Element dazu konfiguriert ist, Informationen von einem zweiten Element zu „senden“ oder auf diesem zu „empfangen“, kann das erste Element die Informationen direkt zu dem zweiten Element senden oder von diesem empfangen, die Informationen über einen Bus senden oder von diesem empfangen, die Informationen über ein Netzwerk senden oder empfangen, oder die Information über Zwischenelemente senden oder empfangen, es sei denn, das erste Element wird angezeigt, um Informationen „direkt“ zu dem zweiten Element zu senden oder von diesem zu empfangen.
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In der gesamten Offenbarung können eines oder mehrere der offenbarten Elemente zu einer einzigen Vorrichtung kombiniert oder zu einer oder mehreren Vorrichtungen kombiniert werden. Zusätzlich können einzelne Elemente auf separaten Vorrichtungen vorgesehen sein.
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Kraftstoffeinsparung ist eines der Hauptprobleme in der Automobilkonstruktion und -technik aufgrund von Vorschriften und Verbrauchernachfrage für ein kraftstoffeffizienteres Fahrzeug. Die Kraftstoffeffizienz hängt von Elementen, wie Motordesign, Karosseriedesign, Kraftstoff usw., ab. Kompromisse zwischen Kraftstoffverbrauch, Stil, Größe und Nutzen werden gewichtet und ein bestimmtes Design kann ausgewählt werden. Die Form oder Konstruktion des Fahrzeugs kann den aerodynamischen Widerstand („Luftwiderstand“) des Fahrzeugs beeinflussen, was wiederum die Kraftstoffeffizienz beeinflusst.
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Der Luftwiderstand kann verringert werden oder den Strömungsabriss an der Oberfläche eines Fahrzeugs beseitigen oder den Strömungsabriss am hinteren Ende eines Fahrzeugs steuern. Luftstromsteuerungen können implementiert werden, um zusätzliche mechanische Vorrichtungen oder elektromechanische Vorrichtungen zum Körper des Fahrzeugs hinzuzufügen, um den Luftstrom zu regulieren oder zu lenken. Eine Art von Vorrichtung, die verwendet werden kann, um den Luftstrom um ein Fahrzeug herum zu beeinflussen, ist ein Plasma-Aktuator. Plasma-Aktuatoren unterliegen jedoch Einschränkungen, die ihre Wirksamkeit in einer Anwendung zur Reduzierung des Luftwiderstands begrenzen.
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Die vorliegende Anmeldung behandelt die Einschränkungen von Plasma-Aktuatoren mit einem Plasma-Aktuator-Design und -Konfiguration, die einen Luftstrom um ein Fahrzeug herum erzeugen, um den Luftwiderstand unter Verwendung eines zylindrischen Plasma-Aktuatordesigns zu reduzieren.
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1 zeigt gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 100, die dazu konfiguriert ist, den Luftwiderstand zu reduzieren. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Vorrichtung 100, die dazu konfiguriert ist, den Luftwiderstand zu reduzieren, gemäß einer exemplarischen Ausführungsform eine Steuerung 101, eine Stromversorgung 102, einen Speicher 103, einen Ausgang 104, einen Sensor 105, einen Benutzereingang 106, einen Leistungswandler 107, eine Kommunikationsvorrichtung 108 und ein Plasmastellglied 109. Jedoch ist die Vorrichtung 100, die dazu konfiguriert ist, den Luftwiderstand zu reduzieren, nicht auf die vorstehend erwähnte Konfiguration beschränkt und sie kann so konfiguriert sein, dass sie zusätzliche Elemente beinhaltet und/oder ein oder mehrere der vorgenannten Elemente weglässt. Die Vorrichtung 100, die dazu konfiguriert ist, den Luftwiderstand zu reduzieren, kann als Teil eines Fahrzeugs, als eigenständige Komponente, als Hybrid zwischen einer Fahrzeug- und einer fahrzeugfremden Vorrichtung oder in einem anderen Computergerät implementiert sein.
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Die Steuerung 101 steuert den Gesamtbetrieb und die Funktion der Vorrichtung 100, die zur Reduzierung des Luftwiderstandes konfiguriert ist. Die Steuerung 101 kann direkt oder indirekt eine oder mehrere von einer Stromversorgung 102, einem Speicher 103, einem Ausgang 104, einem Sensor 105, einem Benutzereingang 106, einem Leistungswandler 107, einer Kommunikationsvorrichtung 108 und einem Plasmastellglied 109 der Vorrichtung 100, die zur Reduzierung des Luftwiderstands konfiguriert ist, zu steuern. Die Steuerung 101 kann einen oder mehrere aus einem Prozessor, einem Mikroprozessor, einer Zentraleinheit (CPU), einem Grafikprozessor, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs), Zustandsmaschinen, Schaltkreisen und einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten beinhalten.
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Die Steuerung 101 ist dazu ausgestaltet, Informationen von einer oder mehreren aus der Stromversorgungen 102, dem Speicher 103, dem Ausgang 104, dem Sensor 105, dem Benutzereingang 106, dem Leistungswandler 107, der Kommunikationsvorrichtung 108 und dem Plasma-Aktuator 109 der Vorrichtung 100, die zur Reduzierung des Luftwiderstandes konfiguriert ist, zu senden und/oder zu empfangen. Die Informationen können über einen Bus oder ein Netzwerk gesendet und empfangen werden, oder sie können direkt gelesen oder geschrieben werden, und zwar auf/von einem oder mehreren aus der Stromversorgung 102, dem Speicher 103, dem Ausgang 104, dem Sensor 105, dem Benutzereingang 106, dem Bewegungsstellglied 107, der Kommunikationsvorrichtung 108 und dem Plasma-Aktuator 109 der Vorrichtung 100, die dazu ausgestaltet sind, den Luftwiderstand zu reduzieren. Beispiele geeigneter Netzwerkverbindungen beinhalten ein Controller Area Network (CAN), einen medienorientierten Systemtransfer (MOST), ein lokales Kopplungsstrukturnetzwerk (LIN), ein lokales Netzwerk (LAN), Drahtlosnetzwerke, wie beispielsweise Bluetooth und 802.11, und andere geeignete Verbindungen, wie z. B. Ethernet.
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Die Stromversorgung 102 versorgt einen oder mehrere der Speicher 103, den Ausgang 104, den Sensor 105, die Benutzereingabe 106, den Leistungswandler 107, die Kommunikationsvorrichtung 108 und das Plasmastellglied 109 der Vorrichtung 100, die ausgestaltet ist, um den Luftwiderstand zu reduzieren. Die Stromversorgung 102 kann eine oder mehrere aus einer Batterie, einem Auslass, einem Kondensator, einer Solarenergiezelle, einem Generator, einer Windenergievorrichtung, einem Wechselstromgenerator usw. beinhalten.
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Der Speicher 103 ist dazu konfiguriert, Informationen, die von der Vorrichtung 100, die zur Reduzierung des Luftwiderstandes konfiguriert ist, verwendet werden, zu speichern und abzurufen. Der Speicher 103 kann von der Steuerung 101 gesteuert werden, um Informationen, die von einem oder mehreren Sensoren 105 empfangen wurden, sowie computer- oder maschinenausführbare Anweisungen zum Steuern des Plasmastellglieds 109 zu speichern und abzurufen. Der Speicher 103 kann ein oder mehrere aus Disketten, optischen Platten, CD-ROMs (Compact Disc-Read Only Memories), magnetooptischen Platten, ROMs (Read Only Memories), RAMs (Random Access Memories), EPROMs (löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher), EEPROMs (elektrisch löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher), magnetische oder optische Karten, Flash-Speicher, Cache-Speicher und andere Arten von Medien/maschinenlesbaren Medien beinhalten, die zum Speichern von maschinenausführbaren Anweisungen geeignet sind.
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Die Informationen können Informationen über den Luftdruck beinhalten, der von einem Luftdrucksensor an einer oder mehreren Stellen um ein Fahrzeug herum bereitgestellt wird. Die Informationen können auch die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor bereitgestellte Fahrzeuggeschwindigkeit beinhalten.
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Der Ausgang 104 gibt Informationen in einer oder mehreren Formen aus, einschließlich: visuell, hörbar und/oder haptisch. Der Ausgang 104 kann durch die Steuerung 101 gesteuert werden, um dem Benutzer der Vorrichtung 100, die zur Reduzierung des Luftwiderstandes konfiguriert ist, Ausgänge zu liefern. Der Ausgang 104 kann einen oder mehrere aus einem Lautsprecher, Audio, einer Anzeige, einer zentral gelegenen Anzeige, einem Head-Up-Display, einer Windschutzscheibenanzeige, einer haptischen Rückmeldungsvorrichtung, einer Schwingungsvorrichtung, einer taktilen Rückmeldungsvorrichtung, einer Tap-Rückmeldungsvorrichtung, einer holografischen Anzeige, einer Instrumentenleuchte, einem Instrumentendisplay, einem gerichteten Scheinwerfer usw., beinhalten.
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Der Ausgang 104 kann Benachrichtigungen ausgeben, die eine oder mehrere aus einer hörbaren Benachrichtigung, einer Leuchtenbenachrichtigung und einer Anzeigenbenachrichtigung usw. beinhalten. Die Benachrichtigung kann Informationen über die Aktivierung oder Deaktivierung des Plasma-Aktuators 109 oder die Vorrichtung zum Reduzieren des Widerstands 109 beinhalten. Der Ausgang 104 kann auch Bilder und Informationen anzeigen, die von einem oder mehreren Sensoren 105 bereitgestellt werden.
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Der Sensor 105 kann einen oder mehrere aus einem Basisdrucksensor, einem hinteren Kotflügel der Fahrerseite, einem hinteren Kotflügel der Beifahrerseite, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und jedem anderen Sensor beinhalten, der zum Erfassen des Luftwiderstandes um die Vorrichtung 100 herum, die zum Reduzieren des Luftwiderstands konfiguriert ist, geeignet ist. Der Sensor 105 kann auch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, wie beispielsweise einen Tachometer, eine GPS-Vorrichtung usw., beinhalten.
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Der Benutzereingang 106 ist dazu konfiguriert, Informationen und Befehle an die Vorrichtung 100, bereitzustellen, die zur Reduzierung des Luftwiderstandes konfiguriert ist. Der Benutzereingang 106 kann verwendet werden, um Benutzereingaben usw. für die Steuerung 101 bereitzustellen. Der Benutzereingang 106 kann einen oder mehrere aus einem Touchscreen, einer Tastatur, einer Softtastatur, einer Schaltfläche, einem Bewegungsdetektor, einem Spracheingabedetektor, einem Mikrofon, einer Kamera, einem Trackpad, einer Maus, einem Touchpad usw., beinhalten. Die Benutzereingang 106 kann dazu konfiguriert sein, einen Benutzereingang zu empfangen und damit die Benachrichtigung durch den Ausgang 104 zu bestätigen oder zu verwerfen. Der Benutzereingang 106 kann auch ausgestaltet sein, um einen Benutzereingang zum Aktivieren oder Deaktivieren der Vorrichtung 100, die zum Reduzieren des Luftwiderstandes konfiguriert ist.
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Das Bewegungsstellglied 107 kann eine Leistungssteuerung und ein Stellglied beinhalten. Das Stellglied kann eine piezoelektrische Vorrichtung wie ein piezoelektrischer Resonator sein. Das Stellglied kann ein flexibles Element beinhalten, das an dem Stellglied befestigt und an dem Plasma-Aktuator 109 befestigt ist.
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Die Leistungssteuerung kann eine Schaltung beinhalten, die einen Signalgenerator wie einen Impulsgenerator (z. B. einen Festkörperimpulsgenerator) und einen Verstärker beinhaltet. Darüber hinaus kann die Leistungssteuerung eine Schaltung umfassen, die einen Gleichstrom/Gleichstromwandler und einen Impulsgenerator, wie beispielsweise einen Festkörper-Impulsgenerator, beinhaltet. Gemäß einem Beispiel kann die Leistungssteuerung einen Transformator beinhalten, der entsprechend ausgestaltet ist, um die von der Stromversorgung gelieferte Wechselspannung in eine Wechselspannung und -frequenz umzuwandeln, um das Plasmastellglied zu betreiben. Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Leistungssteuerung einen Gleichstrom/Gleichstromwandler beinhalten, der dazu konfiguriert ist, die von der Stromversorgung gelieferte Leistung in eine geeignete Spannung und Frequenz umzuwandeln, um das Plasmastellglied zu betreiben. Gemäß noch einem weiteren Beispiel kann die Leistungssteuerung entsprechend ausgestaltet sein, um 12 V Gleichstrom, der von der Stromversorgung 102 geliefert wird, in ein 10 kV 500 Hz DC-Signal umzuwandeln.
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Die Leistungssteuerung kann auch dazu konfiguriert sein, die Frequenz eines Ausgangssignals in einem Bereich zwischen 2 kHz und 20 kHz gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des Basisdrucks einzustellen. Die Leistungssteuerung kann auch dazu konfiguriert sein, die Frequenz eines Ausgangssignals in einem Bereich zwischen 2 kHz und 20 kHz gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des Basisdrucks einzustellen. Darüber hinaus kann die Leistungssteuerung konfiguriert sein, um eine Spannung von bis zu 10 kV an die piezoelektrische Vorrichtung auszugeben.
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Die Kommunikationsvorrichtung 108 kann von einer Vorrichtung 100 verwendet werden, die dazu konfiguriert ist, den Luftwiderstand zu reduzieren, um mit mehreren Arten von externen Vorrichtungen gemäß verschiedenen Kommunikationsverfahren zu kommunizieren. Die Kommunikationsvorrichtung 108 kann zum Senden/Empfangen verschiedener Informationen verwendet werden, wie beispielsweise Informationen über die Betriebsart des Fahrzeugs und Steuerinformationen für den Betrieb der Vorrichtung 100, die dazu konfiguriert ist, den Luftwiderstand zu/von der Steuerung 101 zu reduzieren.
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Die Kommunikationsvorrichtung 108 kann verschiedene Kommunikationsmodule beinhalten, wie beispielsweise ein oder mehrere aus einer Telematikeinheit, einem Rundfunkempfangsmodul, einem Nahfeldkommunikationsmodul (NFC), einem GPS-Empfänger, einem kabelgebundenen Kommunikationsmodul oder einem drahtlosen Kommunikationsmodul. Das Rundfunkempfangsmodul kann ein terrestrisches Rundfunkempfangsmodul beinhalten, welches eine Antenne beinhaltet, um ein terrestrisches Rundfunksignal, einen Demodulator und einen Entzerrer usw. zu empfangen. Das NFC-Modul ist ein Modul, das mit einer externen Vorrichtung kommuniziert, die sich in einer nahe gelegenen Entfernung gemäß einem NFC-Verfahren befindet. Der GPS-Empfänger ist ein Modul, das ein GPS-Signal von einem GPS-Satelliten empfängt und einen aktuellen Standort erkennt. Das verdrahtete Kommunikationsmodul kann ein Modul sein, das Informationen über ein verdrahtetes Netzwerk, wie beispielsweise ein lokales Netzwerk, ein Controller Area Network (CAN) oder ein externes Netzwerk empfängt. Das drahtlose Kommunikationsmodul ist ein Modul, das über ein drahtloses Kommunikationsprotokoll, wie beispielsweise ein IEEE 802.11-Protokoll, WiMAX-, WLAN- oder IEEE-Kommunikationsprotokoll mit einem externen Netzwerk verbunden ist und mit dem externen Netzwerk kommuniziert. Das drahtlose Kommunikationsmodul kann ferner ein Mobilkommunikationsmodul beinhalten, das auf ein Mobilkommunikationsnetzwerk zugreift und eine Kommunikation gemäß verschiedenen Mobilkommunikationsstandards, wie etwa 3. Generation (3G), 3. Generation Partnerschaftsprojekt (3GPP), Langzeitentwicklung (LTE), Bluetooth, EVDO, CDMA, GPRS, EDGE oder Zigbee, durchführt.
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Der Plasma-Aktuator 109 ist eine elektrische Vorrichtung, die eine wandbegrenzte Düse ohne die Verwendung von beweglichen Teilen erzeugt. Insbesondere arbeiten Plasma-Aktuatoren 109, indem sie Plasma zwischen einem Paar Elektroden bilden, das die Elektroden umgibt, um die Elektroden zu ionisieren und durch das elektrische Feld zu beschleunigen, wodurch eine Plasmastrahl entsteht. Eine exemplarische Ausführungsform eines Plasma-Aktuators der Vorrichtung 100, die zum Reduzieren des Luftwiderstands konfiguriert ist, ist im Detail mit Bezug auf 3 beschrieben.
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2A und 2B zeigen Darstellungen von verschiedenen Konfigurationen von Plasma-Aktuatoren, die durch eine Vorrichtung gesteuert werden, die dazu konfiguriert ist, den Widerstand gemäß mehrerer Aspekte der exemplarischen Ausführungsformen zu reduzieren. Unter Bezugnahme auf 2 ist eine exemplarische Konfiguration von Plasma-Aktuatoren dargestellt. Die exemplarischen Ausführungsformen sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt und die Vorrichtung 100, die zum Reduzieren des Luftwiderstands konfiguriert ist, kann einen oder mehrere Plasma-Aktuatoren 201 aufweisen, bei denen die Mikroplasmadüsen 205 an einer beliebigen Position eines Fahrzeugs in einer Konfiguration zum Reduzieren des aerodynamischen Widerstands des Fahrzeugs angeordnet sind.
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In einem ersten Beispiel wird der Luftwiderstand 202 erzeugt, wenn sich das Fahrzeug 210 in einer Vorwärtsrichtung bewegt, die durch den Pfeil 203 dargestellt ist. Der Luftwiderstand wird um die Radkästen und Seitenspiegel des Fahrzeugs 210 erzeugt. Im Fahrzeug 220 sind die Plasma-Aktuatoren 201 der Vorrichtung 100, die zum Reduzieren des Widerstands im vorderen Teil des Radkastens, auf der A-Säule und dem Seitenspiegel, angeordnet. Die Pfeile 204 zeigen die Reduzierung des Luftwiderstands, wenn die Plasma-Aktuatoren 201 Strahlströme 205 emittieren.
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In einem zweiten Beispiel wird der Luftwiderstand 202 erzeugt, wenn sich das Fahrzeug 230 in einer Vorwärtsrichtung bewegt, die durch den Pfeil 203 dargestellt ist. Der Widerstand wird um den hinteren Umfang des Fahrzeugs 230 erzeugt. Im Fahrzeug 240 werden die Plasma-Aktuatoren 201 der Vorrichtung 100, die zum Reduzieren des Luftwiderstands konfiguriert ist, auf der Heckklappe, unter dem hinteren Stoßfänger, an der hinteren Passagierseitenkante und an der hinteren Fahrerseitenkante des Fahrzeugs 240 angeordnet. Die Pfeile 204 zeigen die Reduzierung des Luftwiderstands, wenn die Plasma-Aktuatoren 201 Strahlströme 205 emittieren.
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Unter Bezugnahme auf 2B zeigt eine Seitenansicht des Fahrzeugs 250 die Anordnung der Plasma 201-Stellglieder der Vorrichtung 100, die zum Reduzieren des Luftwiderstands konfiguriert ist. Insbesondere werden die Plasma-Aktuatoren 201 auf der Heckklappe, unter dem hinteren Stoßfänger, unter dem vorderen Stoßfänger und zwischen den Vorder- und Hinterrädern platziert. Die Reduzierung des Luftwiderstands wird erreicht, wenn die Plasma-Aktuatoren 201 Strahlströme 205 emittieren.
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3 zeigt einen Plasma-Aktuator 300 der Vorrichtung 100, die entsprechend konfiguriert ist, den Luftwiderstand zu reduzieren, gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 3 sind ein Plasma-Aktuator 300 und eine Vielzahl von Plasma-Aktuatoren 300 entlang einer Oberfläche 306 dargestellt.
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Der Plasma-Aktuator 300 kann eine freiliegende äußere Elektrode 301 beinhalten, die entlang einer äußeren Umfangsachse des Zylinders 302 angeordnet ist. Eine innere Elektrode 304 ist an einer innere Umfangsachse des Zylinders 303, vorgeschaltet der freiliegenden Elektrode 301, angeordnet. Zusätzlich weist eine Plasmaschicht 303 eine innere Umfangsachse des Zylinders 302 zwischen der freiliegenden äußeren Elektrode 301 und der inneren Elektrode 304 auf. Die Plasmaschicht 303 kann an die innere Elektrode 304 angrenzend sein. Der induzierte Luftstrom 305 oder die Plasmastrahl zwischen dem Durchgangszylinder 302 wird auf die Eingangsspannung und die Eingangsfrequenz beeinflusst, die auf eine oder mehrere der Elektroden aufgebracht wird. Der Zylinder 302 kann einen Isolator umfassen. Der Zylinder 302 kann beispielsweise aus Keramiken hergestellt sein.
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Eine Vielzahl von Plasma-Aktuatoren 300, die entlang einer Oberfläche 306 angeordnet sind, sind dargestellt. Ein Bewegungsstellglied kann konfiguriert werden, um zu bewirken, dass sich die Oberfläche 306 oder die Plasma-Aktuatoren 300 bewegen. Das Bewegungsstellglied kann dazu führen, dass sich die Plasma-Aktuatoren 300 in einer wischenden Bewegung bewegen, während der Plasma-Strahlstrom ausgestrahlt wird.
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4 zeigt eine Darstellung der wischenden Bewegung des Plasma-Aktuators, der durch die Vorrichtung gesteuert wird, die dazu konfiguriert ist, den Widerstand gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform zu reduzieren. Unter Bezugnahme auf 4 führt ein Plasma-Aktuator 403 eine Wischbewegung 404 aus, während Mikroplasmadüsen 405 vom Plasma-Aktuator 403 emittiert werden.
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Der Plasma-Aktuator 403 ist an einer piezoelektrischen Vorrichtung 401 durch einen langen flexiblen Körper 402 befestigt. Die piezoelektrische Vorrichtung 401 wird ausgelöst und betätigt eine Frequenz, die den flexiblen Körper 402 dazu veranlasst, sich zu biegen oder zu biegen, wodurch der Plasma-Aktuator 403 in einer nach oben oder links gerichteten Bewegung in Bezug auf eine Oberfläche bewegt wird, auf die der Plasma-Aktuator 403 angebracht ist.
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Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können von einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer, die jede vorhandene programmierbare elektronische Steuervorrichtung oder eine dedizierte elektronische Steuervorrichtung beinhalten können, geliefert/implementiert werden. Desgleichen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten oder ausführbare Anweisungen durch eine Steuerung oder einen Computer in vielfältiger Weise gespeichert werden, darunter ohne Einschränkung die dauerhafte Speicherung auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie einem ROM, und als änderbare Information auf beschreibbaren Speichermedien wie Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM sowie anderen magnetischen und optischen Medien. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem softwareausführbaren Objekt implementiert werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise mit geeigneten Hardwarekomponenten, wie beispielsweise anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Gate Arrays (FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination von Hardware, Software und Firmwarekomponenten verkörpert werden.
