DE102021111282A1

DE102021111282A1 - System und verfahren für optimale verteilung des abtriebs eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE102021111282A1
Application number: DE102021111282.6A
Authority: DE
Inventors: Seyedeh Asal Nahidi; Saurabh Kapoor; Seyed Alireza Kasaiezadeh Mahabadi; Naser Mehrabi; James H. Holbrook; Hualin Tan; Bakhtiar B. Litkouhi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-05-25
Also published as: US20220161874A1; CN114537540B; US11820437B2; CN114537540A

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zur Erzeugung eines Abtriebs an einem Fahrzeug bereitgestellt. Ein aerodynamischer Deflektor am Fahrzeug ist repositionierbar. Ein Aktuator ist mit dem aerodynamischen Deflektor gekoppelt. Ein Steuergerät, das so konfiguriert ist, dass es: einen Leistungsbetriebsmodus des Fahrzeugs erfasst; eine angeforderte Querbeschleunigung bestimmt; eine Steuereinstellung des aerodynamischen Deflektors berechnet, um eine Abwärtskraft zu erzeugen, um die angeforderte Querbeschleunigung zu erreichen und die Seitenhaftung des Fahrzeugs zu maximieren; und den Aktuator betätigt, um die Steuereinstellung des aerodynamischen Deflektors zu bewirken, um die Abwärtskraft am Fahrzeug zu erzeugen.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf die aktive Steuerung des äußeren Fahrzeugluftstroms und im Besonderen auf die optimale Verteilung des Abtriebs, um die seitlichen Reifenkräfte auszugleichen und die Seitenhaftung bei Hochleistungsfahrzeugen zu verbessern.
Die Fähigkeit eines Landfahrzeugs, zu beschleunigen, zu bremsen und Kurven zu fahren, wird durch die verfügbare Traktion zwischen den Rädern des Fahrzeugs und der Straßenoberfläche begrenzt. Die Traktion oder Reibungskraft ist eine Funktion des anwendbaren Reibungskoeffizienten und der Normalkraft, die durch das Gewicht des Fahrzeugs ausgeübt wird. Eine Vielzahl von Vorrichtungen erzeugt eine zusätzliche Abwärtskraft auf ein Fahrzeug, um dessen Normalkraft zu erhöhen, indem z. B. die Kraft der Gegenluft genutzt wird, um das Fahrzeug nach unten zu drücken. Für viele Arten von Bodenfahrzeugen sind ein geringer Luftwiderstand und ein geringer Auftrieb (erhöhter Abtrieb) aus verschiedenen Gründen wie Effizienz und Leistung wünschenswert. Wenn dies nicht ausgeglichen wird, z. B. durch Vorrichtungen, die den Luftwiderstand verringern und/oder den Abtrieb erhöhen, nehmen sowohl der Luftwiderstand als auch der Auftrieb mit steigender Betriebsgeschwindigkeit deutlich zu. Der Auftrieb verringert die Normalkraft eines Fahrzeugs und reduziert dadurch die Traktion.
Verschiedene Arten von aerodynamischen Vorrichtungen und Strukturen wurden verwendet, um Änderungen der Luftströmung um ein Fahrzeug zu bewirken. Tragflächen erzeugen im Allgemeinen Druckunterschiede und werden manchmal als Flügel mit glatten, richtig geformten und abgewinkelten Oberflächen angepasst, um Abtrieb zu erzeugen. Ein Luftleitblech erhöht den Abtrieb/verringert den Auftrieb und reduziert den Luftwiderstand. Verschiedene Luftleitbleche reduzieren den Luftwiderstand, indem sie die Luftströmung unter dem Fahrzeug verringern, wodurch der durch Strukturen unter dem Fahrzeug verursachte Luftwiderstand vermieden wird. Ein Spoiler soll den Auftrieb verringern und die Normalkraft erhöhen, erhöht aber auch den Luftwiderstand erheblich. Die verschiedenen Vorrichtungen verändern/umlenken die Luftbewegung über der Karosserie eines in Bewegung befindlichen Fahrzeugs, um erwünschte Ergebnisse zu erzielen, wie z. B. eine erhöhte Abwärtskraft für eine verbesserte Reifenhaftung.
Aerodynamische Vorrichtungen wurden verwendet, um die Reifenkapazität zu verbessern, aber gleichzeitig führt eine Überbeanspruchung zu übermäßigem und ineffizientem Längswiderstand und reduziert die Fahrzeuggeschwindigkeit unter bestimmten Bedingungen. Unterschiedliche Betriebsbedingungen des Fahrzeugs haben unterschiedliche Anforderungen an den Abtrieb, so dass die Erzeugung von Abtrieb wünschenswerterweise auf das für die Betriebsbedingungen notwendige Maß beschränkt wird. Eine übermäßige Erzeugung von Abtrieb, die zu Ineffizienzen führt, wird vorzugsweise vermieden.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Verfahren und Systeme für eine optimale Verteilung des Abtriebs in einem Fahrzeug bereitzustellen. Darüber hinaus werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und dem vorstehenden technischen Gebiet und Hintergrund genommen.
BESCHREIBUNG
Eine Reihe von Ausführungsformen umfassen Systeme und Verfahren zur Erzeugung eines Abtriebs an einem Fahrzeug. In einigen Ausführungsformen ist ein aerodynamischer Deflektor am Fahrzeug repositionierbar. Ein Aktuator ist mit dem aerodynamischen Abweiser gekoppelt. Ein Steuergerät ist so konfiguriert, dass es: einen Leistungsbetriebsmodus des Fahrzeugs erkennt; eine angeforderte Querbeschleunigung bestimmt; eine Steuereinstellung des aerodynamischen Deflektors berechnet, wobei die Berechnung eine Abwärtskraft bestimmt, um die angeforderte Querbeschleunigung zu erreichen und die Seitenhaftung des Fahrzeugs zu maximieren; und den Aktuator betätigt, um die Steuereinstellung des aerodynamischen Deflektors zu bewirken, um die Abwärtskraft am Fahrzeug zu erzeugen.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät eine optimale Aufteilung des Abtriebs zwischen einer Front und einem Heck des Fahrzeugs.
In zusätzlichen Ausführungsformen ist ein Lenkwinkelsensor am Fahrzeug und ein Pedalpositionssensor am Fahrzeug vorhanden. Das Steuergerät bestimmt die angeforderte Querbeschleunigung basierend auf den Eingaben des Lenkwinkelsensors und des Pedalstellungssensors.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät die maximal erreichbare Seitenhaftung des Fahrzeugs, wenn die gesamte verfügbare Reifenkapazität in einer Querrichtung des Fahrzeugs genutzt wird.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät einen minimal erforderlichen Abtrieb, den der aerodynamische Deflektor beiträgt, um die Auswirkungen des aerodynamischen Deflektors auf die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs zu minimieren.
In weiteren Ausführungsformen wertet das Steuergerät die Einschränkungen des aerodynamischen Deflektors bei der Erzeugung von Abtrieb aus.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät ein Verhältnis zwischen den Kraftkapazitäten der Vorder- und Hinterräder, um die Seitenhaftung zu erzeugen.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät eine Seitenkraftanforderung basierend auf der angeforderten Querbeschleunigung und ermittelt eine optimale Lösung, um sowohl das Verhältnis zwischen den Kraftkapazitäten der Vorder- und Hinterräder als auch die Seitenkraftanforderung zu erfüllen.
In zusätzlichen Ausführungsformen ist die Beziehung zwischen den Kraftkapazitäten der Vorder- und Hinterräder definiert durch: $(\frac{F_{Y, F}^{l i m}}{L_{R}} - \frac{F_{Y, R}^{l i m}}{L_{F}}) + (\frac{M_{z}^{E X T}}{L_{F} L_{R}}) = 0;$
wobei $F_{Y, F}^{l i m}$
eine Querkraftgrenze an den Vorderrädern ist, $F_{Y, R}^{l i m}$
eine Seitenkraftgrenze an den Hinterrädern ist, _LF ein Abstand von einem Schwerpunkt des Fahrzeugs zu den Vorderrädern ist; _LR ein Abstand von dem Schwerpunkt zu den Hinterrädern ist, und $M_{z}^{e x t}$
ist ein externes Giermoment auf das Fahrzeug.
In weiteren Ausführungsformen ist die Seitenkraftanforderung definiert durch: $F_{Y, F}^{l i m} + F_{Y, R}^{l i m} = \frac{m δ V_{x}^{2}}{L};$
wobei m die Masse des Fahrzeugs ist, δ ein Lenkwinkel des Fahrzeugs ist, V eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs in einer Längsrichtung ist und L ein Radstand des Fahrzeugs ist.
In einer Reihe weiterer Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Erzeugen eines Abtriebs an einem Fahrzeug das Erfassen eines Leistungsbetriebsmodus des Fahrzeugs durch ein Steuergerät. Das Steuergerät ermittelt eine angeforderte Querbeschleunigung. Das Steuergerät berechnet eine Steuereinstellung des aerodynamischen Deflektors, um einen Abtrieb zu erzeugen, um die angeforderte Querbeschleunigung zu erreichen und die Seitenhaftung des Fahrzeugs zu maximieren. Das Steuergerät betätigt einen Aktuator, der mit einem aerodynamischen Deflektor gekoppelt ist, um die Steuereinstellung des aerodynamischen Deflektors zu bewirken, um den Abtrieb am Fahrzeug zu erzeugen.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät eine optimale Aufteilung des Abtriebs zwischen einer Front und einem Heck des Fahrzeugs.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät die angeforderte Querbeschleunigung basierend auf Eingaben von einem Lenkwinkelsensor und einem Pedalpositionssensor.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät die maximal erreichbare Seitenhaftung des Fahrzeugs, wenn die gesamte verfügbare Reifenkapazität in einer Querrichtung des Fahrzeugs genutzt wird.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät einen minimal erforderlichen Abtrieb, der von einem aerodynamischen Deflektor beigetragen wird, um die Auswirkungen des aerodynamischen Deflektors auf die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs zu minimieren.
In weiteren Ausführungsformen wertet das Steuergerät die Einschränkungen des aerodynamischen Deflektors bei der Erzeugung von Abtrieb aus.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät ein Verhältnis zwischen den Kraftkapazitäten der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs, um die Seitenhaftung zu erzeugen.
In weiteren Ausführungsformen bestimmt das Steuergerät eine Seitenkraftanforderung basierend auf der angeforderten Querbeschleunigung und ermittelt eine optimale Lösung, um sowohl das Verhältnis zwischen den Kraftkapazitäten der Vorder- und Hinterräder als auch die Seitenkraftanforderung zu erfüllen.
In weiteren Ausführungsformen wird das Verhältnis zwischen den Kraftkapazitäten der Vorder- und Hinterräder durch bestimmt: $(\frac{F_{Y, F}^{l i m}}{L_{R}} - \frac{F_{Y, R}^{l i m}}{L_{F}}) + (\frac{M_{z}^{E X T}}{L_{F} L_{R}}) = 0;$
wobei $F_{Y, F}^{l i m}$
eine Querkraftgrenze an den Vorderrädern ist, $F_{Y, R}^{l i m}$
eine Seitenkraftgrenze an den Hinterrädern ist, _LF ein Abstand von einem Schwerpunkt des Fahrzeugs zu den Vorderrädern ist; _LR ein Abstand von dem Schwerpunkt zu den Hinterrädern ist, und $M_{z}^{e x t}$
ist ein externes Giermoment auf das Fahrzeug. Die Seitenkraftanforderung wird bestimmt durch: $F_{Y, F}^{l i m} + F_{Y, R}^{l i m} = \frac{m δ V_{x}^{2}}{L};$
wobei m die Masse des Fahrzeugs ist, δ ein Lenkwinkel des Fahrzeugs ist, V eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Längsrichtung ist und L ein Radstand des Fahrzeugs ist.
In einer Reihe anderer Ausführungsformen umfasst ein Fahrzeug mit Active-Aero-Aktoren einen ersten aerodynamischen Deflektor an einer Front des Fahrzeugs und einen zweiten aerodynamischen Deflektor an einem Heck des Fahrzeugs. Ein erster Aktuator ist mit dem ersten aerodynamischen Deflektor gekoppelt und ein zweiter Aktuator ist mit dem zweiten aerodynamischen Deflektor gekoppelt. Ein Steuergerät ist so konfiguriert, dass es: einen Leistungsbetriebsmodus des Fahrzeugs erkennt; einen Zustand maximaler Seitenhaftung des Fahrzeugs ohne Beitrag der Aktiv-Aero-Stellglieder bestimmt; eine angeforderte Seitenbeschleunigung bestimmt; Steuereinstellungen des ersten und des zweiten aerodynamischen Deflektors berechnet, um einen Abtrieb zu erzeugen, der zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Fahrzeugs ausgeglichen ist, um die angeforderte Seitenbeschleunigung zu erreichen und die Seitenhaftung des Fahrzeugs zu maximieren; und den ersten und den zweiten Stellantrieb betätigt, um die Steuereinstellungen des ersten und des zweiten aerodynamischen Deflektors zu bewirken, um den Abtrieb am Fahrzeug zu erzeugen.
Figurenliste
Die beispielhaften Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem System zur Zuweisung von Abtrieb, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2 ist ein Datenflussdiagramm, das Steuerungsaspekte eines Steuerungssystems für das Abtriebskraft-Zuordnungssystem von 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht;
3 ist ein Kraft-Ellipsen-Diagramm der Reifenkapazität für das Fahrzeug von 1, in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen;
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess für die Zuweisung von Abtrieb in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Erkennung des Leistungsmodus in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen darstellt;
6 ist ein Diagramm einer Kurve des Fahrzeugs von 1, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
7 ist ein Diagramm mit mehreren Bedingungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
8 ist ein Diagramm mit mehreren Bedingungen, das die Einschränkungen des Aktuators in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und soll die Anwendung und Verwendungen nicht einschränken. Darüber hinaus besteht keine Absicht, an irgendwelche ausdrücklichen oder impliziten Theorien gebunden zu sein, die in dem vorangehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt sind. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf jede Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorbauteil, einzeln oder in beliebiger Kombination, einschließlich und ohne Einschränkung: anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), ein elektronischer Schaltkreis, ein Prozessor (gemeinsam, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können hier in Form von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und verschiedenen Verarbeitungsschritten beschrieben werden. Es ist zu beachten, dass solche Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten realisiert werden können, die so konfiguriert sind, dass sie die angegebenen Funktionen ausführen. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verschiedene integrierte Schaltungskomponenten verwenden, z. B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder ähnliches, die eine Vielzahl von Funktionen unter dem Steuergerät eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuergeräte ausführen können. Darüber hinaus wird der Fachmann verstehen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl verschiedener Systeme praktiziert werden können und dass das hier beschriebene Fahrzeugsystem lediglich eine Beispielsausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
Der Kürze halber werden konventionelle Techniken in Bezug auf Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalisierung, Steuergerät und andere funktionale Aspekte der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hier nicht im Detail beschrieben. Darüber hinaus sollen die in den verschiedenen hier enthaltenen Abbildungen dargestellten Verbindungslinien beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es ist zu beachten, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung vorhanden sein können.
Wie hierin beschrieben, verwenden die offenbarten Systeme und Verfahren aktive aerodynamische Deflektor-Fähigkeiten, um variablen Abtrieb an der Vorder- und Hinterachse eines Fahrzeugs in Zusammenarbeit zu erzeugen, um eine ausgeglichene seitliche Reifenkraftbelastung aufrechtzuerhalten. Ein aerodynamischer Deflektor ist jede Vorrichtung, die die Luftströmung über einem Fahrzeug verändert und Abtrieb erzeugt und/oder den Auftrieb reduziert, wie z. B. ein Spoiler, Flügel, eine Tür, ein Luftdämpfer oder eine andere Vorrichtung. Die Normalkraft auf das Fahrzeug erhöht, wenn sie erhöht wird, die Reifenkapazität, d. h. die Fähigkeit eines Reifens, Kraft zwischen dem Fahrzeug und der Fahrbahn zu erzeugen. Die Gesamtnormalkraft ist die Summe der statischen (Gewichts-) Last des Fahrzeugs plus Kraftkomponenten aus Quer- und Längsbeschleunigungen, plus der nach unten gerichteten Kraft, die von aktiven aerodynamischen Deflektoren beigetragen wird. Die Gesamtnormalkraft ist ein Indikator für die Gesamtkapazität der Reifen. Die gesamte Reifenkapazität, die die Grenze des Reifens zur Krafterzeugung darstellt, wird während des Betriebs des Fahrzeugs in Längs- und Querrichtung verteilt, wobei ein Teil für die Längskraft und ein Teil für die Querkraft verwendet wird. Die Fähigkeit, Längs- und Querkraft zu erzeugen, ist eine Funktion der Gesamtnormalkraft und damit der Abwärtskraft, die durch den aktiven aerodynamischen Deflektor erzeugt wird.
Wie hierin beschrieben, wird eine optimale Verteilung des Abtriebs zwischen der Vorder- und der Hinterachse eines Fahrzeugs bestimmt, um sicherzustellen, dass die seitlichen Reifenkräfte auf Fahrzeugebene ausgeglichen sind, und der Beitrag des aktiven aerodynamischen Deflektors (aktive Aero), der Abtrieb erzeugt, wird begrenzt, um unerwünschten Längswiderstand für die Effizienz zu vermeiden. Dementsprechend wird in einer Reihe von Ausführungsformen der aktive Aero-Betrieb nur dann eingeleitet, wenn Fahrereingaben erkannt werden, die einen Performance-Betriebsmodus des Fahrzeugs erfordern. In einer Reihe von Ausführungsformen wird die maximale Seitenhaftung ermittelt, um die Grenze der potenziell erzeugten Querbeschleunigung zu berechnen. Aus den Fahrereingaben wird der Betrag der angeforderten Querbeschleunigung bestimmt. Wenn die angeforderte Querbeschleunigung größer ist als der Betrag, den die maximale Seitenhaftung ohne aktive Aerodynamik erzeugen kann, dann wird die aktive Aerodynamik aktiviert. Wenn die angeforderte Querbeschleunigung eine größere Kraft erfordert, als für die Seitenkomponente der gesamten Reifenkapazität zur Verfügung steht, werden dementsprechend die angeforderte Querbeschleunigung und das Fahrzeugverhalten berücksichtigt, um zu bestimmen, wie viel Seitenkraft an der Vorder- und Hinterachse erforderlich ist, um sicherzustellen, dass die erzeugten Kräfte der Anforderung entsprechen und ausgeglichen sind. Das Verhältnis für den Ausgleich zwischen Vorder- und Hinterachse wird in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrzeugkonfiguration bestimmt und ist daher für jede Anwendung unterschiedlich. Es wird der Betrag der erforderlichen Querkraft an jeder Achse bestimmt. Die Komponenten der Normalkraft des Fahrzeugs (statisch, Lastübertragung und Abtrieb) werden ausgewertet, um den Betrag des Abtriebs zu bestimmen, der erforderlich ist, um die Seitenkraft zu erzeugen, die zur Erzeugung der gewünschten Querbeschleunigung benötigt wird. Die Einschränkungen der vorderen und hinteren aktiven aerodynamischen Deflektoren werden berücksichtigt, und die Geräte werden so gesteuert, dass sie die benötigte Abtriebskomponente liefern.
Mit Bezug auf 1 ist ein Beispiel für ein System zur Verteilung des Abtriebs 20 dargestellt, wie es in einem Fahrzeug 22 implementiert ist. Wie in 1 dargestellt, umfasst das Fahrzeug 22 im Allgemeinen eine Karosserie 24, die durch ein Aufhängungssystem 27 auf Rädern 25 gelagert ist. Die Karosserie 24 umschließt im Wesentlichen Komponenten des Fahrzeugs 22, und die Räder 25 sind jeweils in der Nähe einer entsprechenden Ecke der Karosserie 24 drehbar gekoppelt. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Fahrzeug 22 eine Kardanwelle 29 und ist ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb oder ein Fahrzeug mit Allradantrieb, wobei jedoch auch andere Antriebsanordnungen in Betracht kommen. Das Fahrzeug 22 arbeitet mit Kräften, die als Ergebnis der Traktion aufgrund der Reibung zwischen den Reifen 26 der Räder 25 und einer Fahrbahn 28 erzeugt werden.
Wie dargestellt, verfügt das Fahrzeug 22 über verschiedene Fahrzeugsysteme, die im Allgemeinen ein Antriebssystem 30 mit einem Gaspedalsystem 32 und einem Übertragungssystem 34, ein Lenksystem 36 und ein Bremssystem 38 umfassen. Das Bremssystem kann durch ein Pedal (nicht dargestellt) und/oder elektronisch betätigt werden. Das Antriebssystem 30 kann in verschiedenen Ausführungsformen ein Leistungssystem umfassen, das in der vorliegenden Ausführungsform einen Verbrennungsmotor 40 umfasst. In anderen Ausführungsformen kann das Antriebssystem 30 eine elektrische Maschine, wie z. B. einen Motor, eine Brennstoffzelle und/oder eine andere Energiequelle zusätzlich zu oder anstelle des Motors 40 umfassen. Das Getriebesystem 34 kann so konfiguriert sein, dass es Leistung vom Antriebssystem 30 auf eines oder mehrere der Fahrzeugräder 25 gemäß wählbaren Drehzahlverhältnissen überträgt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Getriebesystem 34 ein stufenloses Automatikgetriebe, ein stufenloses Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe umfassen. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Antriebssystem 30 ein elektrisches Allradantriebssystem (eAWD) 42. Das eAWD-System 42 ist so konfiguriert, dass es selektiv in eine der Achsen 44, 46 eingreift. In einer Konfiguration mit Hinterradantrieb beispielsweise treibt das Antriebssystem normalerweise die Hinterachse 46 an und das eAWD-System 42 greift in die Vorderachse 44 ein, z. B. durch einen Aktuator 92, der ein Elektromotor sein kann. In einer Konfiguration mit Vorderradantrieb treibt das Antriebssystem 30 normalerweise die Vorderachse 44 an und das eAWD-System 42 greift in die Hinterachse 46 ein, um ein ausgewähltes Drehmoment zwischen der Vorder- und Hinterachse 44, 46 zu übertragen. Die Summe des an die Vorder- und Hinterachse 44, 46 abgegebenen Drehmoments entspricht dem gesamten angeforderten Drehmoment, z. B. durch den Fahrer. Bei einem Vollzeit-Allradantriebssystem schaltet eine Kombination aus dem Antriebssystem 30 und dem eAWD-System 42 die Vorder- und Hinterachsen 44, 46 unter allen Bedingungen ein. In verschiedenen Ausführungsformen ist das eAWD-System 42 mit der Hinterachse 46 integriert. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine der Achsen 44, 46, insbesondere die Hinterachse 46, auch ein elektrisches Sperrdifferenzial (eLSD-System 49). Das eLSD-System 49 ist so konfiguriert, dass es das an die beiden Hinterräder 25 abgegebene Drehmoment selektiv variiert, z. B. für das Torque Vectoring bei der Übertragung des Drehmoments von einer Seite der Achse 46 auf die andere.
Das Gaspedalsystem 32 ist so konfiguriert, dass es das Antriebssystem 30 aktiviert, um das Fahrzeug 22 zu beschleunigen und zu verzögern. Das Beschleunigungssystem 32 kann auf Eingaben des Fahrers reagieren und/oder auf ein elektronisches Steuergerät reagieren. Das Gaspedalsystem 32 kann eine Drosselklappe, wie bei einem Verbrennungsmotor 40, ein elektrisches Steuergerät, wie bei einem Elektrofahrzeug, oder einen anderen Mechanismus zur Steuergerät der Beschleunigung umfassen. Das Bremssystem 38 ist so konfiguriert, dass es ein Bremsmoment auf die Fahrzeugräder 25 ausübt und im Betrieb eine Verzögerung erzeugt. Das Bremssystem 38 kann in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, Brake-by-Wire, ein regeneratives Bremssystem, wie z. B. eine elektrische Maschine, und/oder andere geeignete Bremssysteme umfassen. Das Lenksystem 36 beeinflusst eine Position einer Anzahl der Fahrzeugräder 25. Beispielsweise ist das Lenksystem 36 so konfiguriert, dass es die Räder 25 an der Vorderachse 44 dreht, um die Trajektorie des Fahrzeugs 22 zu ändern. Das Gaspedalsystem 32, das Bremssystem 38 und das Lenksystem 36 empfangen Eingaben vom Fahrer über ein Gaspedal 48, ein Bremspedal (nicht abgebildet) und das Lenkrad 50. In einer Reihe von Ausführungsformen können die Eingaben elektronisch über verschiedene Aktuatoren bereitgestellt werden.
Das Fahrzeug 22 umfasst ein Steuersystem 54 zur Steuerung verschiedener Aspekte über eine Reihe von Steuergeräten 56. In der aktuellen Ausführungsform ist der Einfachheit halber ein Steuergerät 56 dargestellt, jedoch können verschiedene Systeme des Fahrzeugs 22 separate Steuergeräte haben, die Funktionen unabhängig und/oder in Koordination mit anderen Steuergeräten steuern. Die Bezugnahme auf ein Steuergerät oder das Steuergerät soll ein oder mehrere Steuergeräte meinen. Im Allgemeinen kann das Steuergerät 56 Ausgangssignale zur Abgabe an verschiedene gesteuerte Geräte erzeugen, die so angeordnet sind, dass sie den Betrieb verschiedener Systeme des Fahrzeugs 22 einschließlich des Systems zur Verteilung des Abtriebs 20 steuern. Beispielsweise werden das Antriebssystem 30, das Gaspedalsystem 32, das Getriebesystem 34, das Lenksystem 36, das Bremssystem 38, das eAWD-System 42 und das eLSD-System 49 von dem Steuergerät 56 und/oder zusätzlichen Steuergeräten gesteuert.
Das Steuersystem 54 steuert den Betrieb des Fahrzeugs 22 einschließlich des System zur Verteilung des Abtriebs 20, um die gewünschte Betriebsleistung zu liefern, einschließlich der Zuweisung von optimalem aktivem Aero-Abtrieb an der Vorder- und Hinterachse 44, 46, um die vom Fahrer gewünschte Querbeschleunigung, maximale Seitenhaftung und minimale Widerstandskrafterzeugung zu erfüllen, wie es für Fahrmanöver des Fahrzeugs 22 angemessen ist. Im Allgemeinen verwendet das Steuergerät 56 die verfügbaren Eingaben, einschließlich derjenigen von verschiedenen Sensoren und Aktuatoren, um das Steuersystem 54 mit Parameterdaten zu versorgen, um verschiedene Funktionen des Fahrzeugs 22 einschließlich des Systems zur Verteilung des Abtriebs 20 effektiv zu steuern.
Zu den verschiedenen Sensoren gehört ein Trägheitssensorpaket 72, das Eingaben zur Bestimmung der Bewegung des Fahrzeugs 22 liefert. Das Trägheitssensorpaket 72 kann eine Anzahl einzelner Beschleunigungsmesser 73, 74 und/oder 75 enthalten, um die lineare Beschleunigung in der Längsrichtung (X-Achse 65), der Querrichtung (Y-Achse 66) bzw. der Vertikalrichtung (Z-Achse 67) zu messen. In einigen Ausführungsformen können einige oder alle der Beschleunigungssensoren 73-75 zu einem oder mehreren mehrachsigen Beschleunigungssensoren kombiniert werden. Das Trägheitssensorpaket 72 kann auch einen oder mehrere Ratenkreisel 79, 80 und/oder 81 enthalten, die die Drehrate um die X-Achse 65, Y-Achse 66 und/oder Z-Achse 67 erfassen. Das Inertialsensorpaket kann in einer einzigen Inertialmesseinheit zusammengefasst sein oder in einer beliebigen Anzahl von einzelnen oder kombinierten Einheiten verpackt sein. Eine Trägheitsmesseinheit umfasst einen 3-Achsen-Linearbeschleunigungsmesser und ein 3-Achsen-Ratengyroskop zur Messung von sechs Freiheitsgraden für die Erfassung sowohl linearer (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse) als auch rotatorischer Komponenten (Rollen, Nicken und Gieren). Zu den verschiedenen Sensoren gehören auch ein Pedalstellungssensor 82 am Gaspedalsystem 32, ein Lenkwinkelsensor 84 am Lenksystem 36, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 86 am Antriebssystem 30, ein Drehmomentsensor 88 am eLSD-System 49 und ein Raddrehzahlsensor 90 an jedem Rad 25.
Zu den verschiedenen Aktuatoren gehören ein eAWD-Aktuator 92, wie z. B. ein Elektromotor, und ein eLSD-Aktuator 94, wie z. B. ein Elektromagnet zum Einrücken von Kupplungen. Ein aktiver aerodynamischer Aktuator 96, z. B. ein linearer elektrischer oder rotierender elektrischer Aktuator, ist mit einem vorderen aerodynamischen Deflektor 97 gekoppelt, um dessen Winkel und/oder Position zu verändern. Der vordere aerodynamische Deflektor 97 ist so konfiguriert, dass er Änderungen der Luftströmung um das Fahrzeug 22 herum bewirkt, wenn er durch den aktiven Aero-Aktuator 96 bewegt wird. Bei dem aerodynamischen Deflektor 97 kann es sich um eine beliebige Kombination aus einem Luftdämpfer, einem Flügel, einer Strebe, sich öffnenden und schließenden Lüftungsschlitzen, einer sich hebenden und senkenden Aufhängung oder anderen Vorrichtungen handeln, die den Luftstrom um das Fahrzeug 22 verändern, um den Abtrieb an der Vorderachse 44 zu erhöhen/verringern. Ein weiterer aktiver aerodynamischer Aktor 98, z. B. ein linearer elektrischer oder rotierender elektrischer Aktor, ist mit einem hinteren aerodynamischen Deflektor 99 gekoppelt, um dessen Winkel und/oder Position zu verändern. Der hintere aerodynamische Deflektor 99 ist so konfiguriert, dass er Änderungen der Luftströmung um das Fahrzeug 22 herum bewirkt, wenn er von dem Aktiv-Aero-Aktor 98 bewegt wird. Der aerodynamische Deflektor 99 kann eine beliebige Kombination aus einem Flügel, einem Spoiler, einer Aufhängung, die sich hebt und senkt, oder anderen Vorrichtungen sein, die die Luftströmung um das Fahrzeug 22 verändern, um den Abtrieb an der Hinterachse 46 zu erhöhen/verringern.
Das Steuergerät 56 kann eine beliebige Anzahl von elektronischen Steuermodulen umfassen, einschließlich der Module von 3, und ist so konfiguriert, dass es Informationen aus verschiedenen Quellen empfängt, diese Informationen verarbeitet und darauf basierende Steuersignale/Befehle bereitstellt, um Ergebnisse wie den Betrieb des Fahrzeugs 22 einschließlich des Systems zur Verteilung des Abtriebs 20 und zugehöriger Systeme zu bewirken. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Steuergerät 56 einen Prozessor 60 und eine Speichervorrichtung 62 und ist mit einer Speichervorrichtung 64 gekoppelt. Der Prozessor 60 führt die Berechnungs- und Steuerfunktionen des Steuergeräts 56 aus und kann jede Art von Prozessor oder mehrere Prozessoren, einzelne integrierte Schaltungen, wie z. B. einen Mikroprozessor, oder eine beliebige geeignete Anzahl von integrierten Schaltkreisvorrichtungen und/oder Leiterplatten umfassen, die zusammenarbeiten, um die Funktionen einer Verarbeitungseinheit zu erfüllen. Während des Betriebs führt der Prozessor 60 ein oder mehrere Programme 68 aus und kann Daten 70 verwenden, die jeweils in der Speichervorrichtung 64 enthalten sein können, und als solcher steuert der Prozessor 60 den allgemeinen Betrieb des Steuergeräts 56 bei der Ausführung der hierin beschriebenen Prozesse, wie z. B. die weiter unten in Verbindung mit den 4 und 5 beschriebenen Prozesse.
Die Speichervorrichtung 62 kann jede Art von geeignetem Speicher sein. Die Speichervorrichtung 62 kann z. B. flüchtige und nichtflüchtige Speicher in Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM) und Keep-Alive-Speicher (KAM) umfassen. KAM kann einen dauerhaften oder nichtflüchtigen Speicher umfassen, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während der Prozessor 60 ausgeschaltet ist. Die Speichervorrichtung 62 kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Speichervorrichtungen wie PROMs (programmierbarer Festwertspeicher), EPROMs (löschbares PROM), EEPROMs (elektrisch löschbares PROM), Flash-Speicher oder anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder kombinierter Speichervorrichtungen implementiert werden, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die von dem Steuergerät 56 verwendet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann sich die Speichervorrichtung 62 auf demselben Computerchip wie der Prozessor 60 befinden und/oder mit ihm zusammen angeordnet sein. In der dargestellten Ausführungsform kann die Speichervorrichtung 62 die oben genannten Programme 68 zusammen mit einem oder mehreren gespeicherten Werten der Daten 70 speichern, z. B. für den kurzfristigen Datenzugriff.
Die Speichervorrichtung 64 speichert Daten, z. B. für den langfristigen Datenzugriff zur Verwendung bei dem automatischen Steuergerät des Fahrzeugs 22 einschließlich des Systems zur Verteilung des Abtriebs 20 und seiner zugehörigen Systeme. Bei der Speichervorrichtung 64 kann es sich um jede geeignete Art von Speichergerät handeln, einschließlich Speichergeräten mit direktem Zugriff wie Festplattenlaufwerke, Flash-Systeme, Diskettenlaufwerke und optische Laufwerke. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Speichervorrichtung 64 eine Quelle, von der die Speichervorrichtung 62 die Programme 68 empfängt, die eine oder mehrere Ausführungsformen eines oder mehrerer Prozesse der vorliegenden Offenbarung ausführen, wie z. B. die Schritte des Prozesses (und beliebige Unterprozesse davon), die weiter unten in Verbindung mit den 4 und 5 beschrieben werden. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform können die Programme 68 direkt in der Speichervorrichtung 62 gespeichert sein und/oder es kann anderweitig darauf zugegriffen werden. Die Programme 68 stellen ausführbare Anweisungen dar, die von der elektronischen Steuereinheit 56 bei der Verarbeitung von Informationen und bei dem Steuergerät des Fahrzeugs 22 einschließlich des Systems zur Verteilung des Abtriebs 20 und seiner zugehörigen Systeme verwendet werden. Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme 68 umfassen, von denen jedes eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zur Implementierung logischer Funktionen enthält. Die Anweisungen unterstützen, wenn sie vom Prozessor 60 ausgeführt werden, den Empfang und die Verarbeitung von Signalen, z. B. von den verschiedenen Sensoren, und die Durchführung von Logik, Berechnungen, Methoden und/oder Algorithmen zur automatischen Steuerung der Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 22, wie z. B. der verschiedenen Aktuatoren. Der Prozessor 60 kann auf der Grundlage der Logik, der Berechnungen, der Methoden und/oder der Algorithmen Steuersignale für das System zur Verteilung des Abtriebs 20 und zur automatischen Steuerung verschiedener Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 22 erzeugen. Wie zu erkennen sein wird, kann die Datenspeichereinrichtung 64 Teil des Steuergeräts 56, getrennt vom Steuergerät 56, Teil eines oder mehrerer anderer Steuergeräte oder Teil mehrerer Systeme sein. Die Speichervorrichtung 62 und die Datenspeichervorrichtung 64 arbeiten mit dem Prozessor 60 zusammen, um auf die Programme 68 und die Daten 70 zuzugreifen und sie zu verwenden. Während die Komponenten des Motorsteuerungssystems 54 als Teil desselben Systems dargestellt sind, wird man verstehen, dass in bestimmten Ausführungsformen diese Merkmale mehrere Systeme umfassen können. Darüber hinaus kann in verschiedenen Ausführungsformen das System zur Verteilung des Abtriebs 20 ganz oder teilweise verschiedene andere Fahrzeugvorrichtungen und -systeme umfassen und/oder mit diesen gekoppelt sein.
Das Steuergerät 56 erzeugt Ausgangssignale, die an verschiedene gesteuerte Geräte/Aktoren geliefert werden, die so angeordnet sind, dass sie deren Betrieb steuern. Zusätzliche Ausgangssignale können von dem Steuergerät 56 erzeugt werden, zum Beispiel können zusätzliche Ausgangssignale mit dem Antriebssystem 30 verbunden sein. In der Ausführungsform von 2 wird das System zur Verteilung des Abtriebs 20 durch eine beispielhafte Architektur 100, durch oder in Koordination mit dem Steuergerät 56 implementiert, um den Betrieb der Active-Aero-Aktuatoren 96, 98 in Koordination mit anderen Systemen des Fahrzeugs 22, wie dem Antriebssystem 30, dem eAWD-System 42, dem eLSD-System 49 und dem Lenksystem 48, zu steuern.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann das System zur Verteilung des Abtriebs 20 die Architektur 100 umfassen, die eine Reihe von Modulen zur Durchführung von Prozessen enthalten kann, um das Steuergerät 56 mit Informationen über das Fahrzeug 22 zu versorgen und die optimale Zuweisung von Abtriebskräften zu bestimmen. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Architektur 100 des Systems zur Verteilung des Abtriebs 20 im Allgemeinen ein Modul 102 zur Erkennung des Leistungsmodus, ein Modul 104 zur Bestimmung der maximalen Seitenhaftung, ein Modul 106 zur Interpretation der angeforderten Beschleunigung, ein Modul 108 zur Berechnung des optimalen Grenzwerts, ein Modul 110 zur Berechnung des optimalen Abtriebs, ein Modul 112 zur Steuerung der Aktoren und einen Datenspeicher 114. Das Steuersystem 54 kann eine beliebige Anzahl von zusätzlichen Modulen enthalten, um Aspekte des Fahrzeugs 22 unabhängig von oder in Koordination mit den Modulen der Architektur 100 zu steuern. Zum Beispiel können Module (nicht dargestellt), die den Betrieb des Antriebssystems 30 planen, die Ausgaben der Architektur 100 verwenden, um die geeignete Beschleunigung zu einem bestimmten Zeitpunkt zu bestimmen. Im Allgemeinen bestimmt das System zur Verteilung des Abtriebs 20, wenn ein Leistungsmodus erkannt wird, eine optimale Abtriebsverteilung zwischen der Vorder- und der Hinterachse 44, 46 des Fahrzeugs 22 und positioniert die aerodynamischen Deflektoren 97, 99 über die Active-Aero-Aktoren 96, 98, um sicherzustellen, dass die seitlichen Reifenkräfte auf Fahrzeugebene ausgeglichen sind.
Wie in 3 gezeigt, werden die horizontalen Kräfte auf einen Reifen 26 während der Beschleunigung und Kurvenfahrt des Fahrzeugs 22 in einer Kraftellipse 120 mit Längs- und Seitenkomponenten entlang der X-Achse 65 bzw. der Y-Achse 66 dargestellt. Die Kraftellipse 120 stellt einen Hinweis auf die Reifenkapazität dar, und im Allgemeinen können in Längsrichtung größere Kräfte erzeugt werden als in Querrichtung. Die innere Ellipse 122 stellt die genutzte Reifenkapazität zu einem bestimmten Zeitpunkt durch eine Längskraftkomponente des i-ten Reifens (F_xi) 124 und eine Querkraftkomponente des i-ten Reifens (F_yi) 126 dar. Die äußere Ellipse 128 stellt die gesamte verfügbare Reifenkapazität durch eine Längskraftkomponente 130 des i-ten Reifens (F_xi, _max) und eine Querkraftkomponente 132 des i-ten Reifens (F_yi, _max) dar. Die äußere Ellipse 128 stellt die Grenze des Reifens 26 zur Krafterzeugung dar. Nicht dargestellt ist das Prinzip, dass sich die äußere Ellipse mit zunehmender Normalkraft ausdehnt, was zeigt, dass die Reifenkapazität mit zunehmender nach unten gerichteter Kraft, wie sie von den aerodynamischen Deflektoren 97, 99 selektiv aufgebracht werden kann, zunimmt. Im Allgemeinen ist die Normalkraft die Summe aus einer statischen Last aufgrund des Gewichts des Fahrzeugs 22, einer Kraftkomponente in Richtung der Z-Achse 67 aufgrund von horizontalen Beschleunigungen und dem Beitrag der aktiven Aerodynamik, die von den aerodynamischen Deflektoren 97, 99 erzeugt wird. Der Zusammenhang wird z. B. durch die Gleichung F_xi, _max = µxF_zi definiert, wobei F_xi, _max die maximale Kraft ist, die der i-te Reifen in Längsrichtung erzeugen kann, µx der geltende Reibungskoeffizient in Längsrichtung und F_zi die Gesamtnormalkraft am i-ten Reifen ist. Es ist zu verstehen, dass die longitudinale Reifenkraft Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeugs 22 erzeugt, die laterale Reifenkraft Trajektorienänderungen des Fahrzeugs 22 und dass die äußere Ellipse 128 die Grenze für beide darstellt.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf 4 zusammen mit 2 wird das System zur Verteilung des Abtriebs 20 mit seinem Betrieb durch den Prozess 200 und die Architektur 100 beschrieben. Der Prozess 200 beginnt 202 mit dem Betrieb des Fahrzeugs 22 und Eingaben werden 202 beispielsweise durch Signale 134, 136, 138 vom Beschleunigungsmesser 66, dem Pedalpositionssensor 82 bzw. dem Lenkwinkelsensor 84 gelesen. Das Modul 102 zur Erkennung des Leistungsmodus empfängt die Signale 134, 136, 138, greift auf Programme 68 und Daten 70, z. B. aus dem Datenspeicher 114, zu und bestimmt 206, ob sich das Fahrzeug 22 in einem Leistungsmodus befindet, z. B. durch Vergleich der Beschleunigungs- und Lenkwinkeleingaben mit Schwellenwerten. Die Schwellenwerte können aus Analysen und Tests für eine bestimmte Fahrzeugkonfiguration ermittelt werden.
Die Bestimmung 206 kann durch das Steuergerät 56 und insbesondere durch das Leistungsmodus-Erkennungsmodul 102 durchgeführt werden und ist in dem in 5 dargestellten Prozess 300 detailliert, auf den zusätzlich verwiesen wird. Eingaben 302, z. B. vom Beschleunigungssensor 66, dem Pedalpositionssensor 82 und dem Lenkwinkelsensor 84, werden verwendet, um 304 die Seitenhaftungsspanne mit einem Schwellenwert für die Seitenhaftungsspanne zu vergleichen. Dieser Vergleich 304 kann durch Λ < Λth dargestellt werden und identifiziert, ob sich ein Zustand der Griffauslenkung nähert. Bei dem Vergleich ist Λ der Seitenhaftungsspanne und ist gleich $1 - \frac{a_{y}}{a_{y}^{l i m}}$
wobei a_y die Querbeschleunigung ist, wie sie vom Beschleunigungsaufnehmer 66 ermittelt wird, und $a_{y}^{l i m}$
die maximale Querbeschleunigung/maximale Griffigkeit ist, die aus dem Datenspeicher 312 abgerufen wird. Die zutreffende maximale Querbeschleunigung kann z. B. aus einer Nachschlagetabelle gelesen werden. In anderen Ausführungsformen kann der Datenspeicher 114 ein integriertes Reifen- und Fahrzeugmodell enthalten, das für die Konfiguration des Fahrzeugs 22 entwickelt wurde, und der Prozessor 60 kann das Modell zur Berechnung der anwendbaren maximalen Querbeschleunigung verwenden. Wenn die Seitenhaftungsspanne kleiner als der Schwellenwert für die Seitenhaftung ist, ist die Seitenhaftungsspanne niedrig und der Prozess 300 setzt die Bewertung fort, ob ein Leistungsmodus angezeigt wird. Wenn die Seitenhaftungsspanne größer als der Schwellenwert für die Seitenhaftung ist, ist die Reifenkapazität vorhanden und die Bedingung 306 ist erfüllt 308 und es wird eine negative (-) Bestimmung 206 getroffen, ob ein Leistungsmodus eingeleitet wurde, und der Prozess 200 fährt mit dem instationären Fahrmodusbetrieb 208 fort. Mit anderen Worten, ein Performance-Modus ist nicht vorhanden und zusätzlicher Abtrieb durch die aerodynamischen Deflektoren 97, 99 ist nicht erforderlich.
Wenn die Seitenhaftungsspanne kleiner als der Schwellenwert ist, fährt der Prozess 300 mit der Auswertung von 312 Lenkradwinkel und 314 Pedalposition fort. In einer Reihe von Ausführungsformen kann sich die Pedalposition auf eine Position des Gaspedals 48 und/oder auf die Position eines Bremspedals (nicht dargestellt) beziehen, da beide zur Beschleunigung beitragen. In der Auswertung 312 wird die Pedalposition p mit einem vordefinierten Schwellenwert für die Pedalposition p_th verglichen durch: p > p_th(v_x), wobei der Schwellenwert eine Funktion der Geschwindigkeit in Längsrichtung ist. In der Auswertung 314 wird der Lenkwinkel 8 mit einer vordefinierten Schwelle für den Lenkwinkel δ_th verglichen, indem: δ > δ_th(v_x), wobei die Schwelle eine Funktion der Geschwindigkeit in Längsrichtung ist. Die Schwellenwerte werden für die Konfiguration des Fahrzeugs 22 z. B. durch Tests oder Analysen ermittelt und zeigen an, dass eine Griffauslenkung bevorsteht. Die Schwellenwerte können aus dem Datenspeicher 114 abgerufen werden oder vom Prozessor 60 unter Verwendung des integrierten Reifen- und Fahrzeugmodells berechnet werden. Wenn sowohl die Pedalposition als auch der Lenkwinkel kleiner als ihr jeweiliger Schwellenwert sind, ist die Reifenkapazität vorhanden und die Bedingung 316 zusammen mit der Bedingung 306 erfüllt, und es wird eine negative (-) Bestimmung 206 darüber getroffen, ob ein Leistungsmodus eingeleitet wurde, und der Prozess 200 geht in den transienten Fahrmodusbetrieb 208 über.
Wenn eine der Bestimmungen 312, 314 positiv ist und entweder die Pedalposition oder der Lenkwinkel gleich oder größer als der jeweilige Schwellenwert ist, wird die Bedingung 318 erfüllt 320 und es wird eine positive (+) Bestimmung 206 vorgenommen, ob ein Leistungsmodus initiiert wurde. Ein Performance-Mode-Initiierungssignal 140 wird an das Modul 104 zur Bestimmung der maximalen Seitenhaftung geliefert und der Prozess 200 fährt fort, die Achssättigung und die maximale Seitenhaftung zu bestimmen. Um die maximal mögliche Querbeschleunigung bei Manövern im Grenzbereich zu erreichen, wird effektiv die gesamte ungenutzte Reifenkapazität in der Querrichtung eingesetzt. Der Prozess 200 fährt fort, um die Achsensättigung 210 zu bestimmen, da die maximale Seitenhaftung auftritt, wenn beide Achsen gleichzeitig gesättigt sind und im Grenzbereich die maximale Querbeschleunigung unter dieser Bedingung erzeugt werden kann. Mit Hilfe der Fahrdynamik werden untersteuernde und übersteuernde End-Querbeschleunigungen ermittelt, die den Sättigungen der Vorderachse 44 bzw. der Hinterachse 46 entsprechen 210. Die Sättigung der Vorderachse 44 wird berechnet mit: $a_{Y, F}^{l i m} = (L F_{Y, F}^{l i m} + M_{z}^{e x t}) / m L_{R}, wobei M_{z}^{e x t}$
ein externes Giermoment ist, das z. B. durch Aktivierung des eLSD-Systems 49 über den eLSD-Aktuator 94 oder eine andere Drehmomentvektorisierungsvorrichtung eingeleitet wird. Die Sättigung der Hinterachse 46 wird wie folgt berechnet: $a_{Y, R}^{l i m} = (L F_{Y, R}^{l i m} + M_{z}^{e x t}) / m L_{F}, wobei M_{z}^{e x t}$
wiederum das externe Giermoment ist. Die Bedingung für die gleichzeitige Sättigung der Achsen liefert die maximal mögliche Bodenhaftung ohne Beitrag der aktiven Aero-Aktuatoren, die dann bestimmt wird 212 und dargestellt wird als $a_{Y, F}^{l i m} = a_{Y, R}^{l i m}$
dargestellt, d.h. die Vorder- und Hinterachse 44, 46 sind gleichzeitig gesättigt. Aus dem Vorangegangenen lässt sich ableiten, dass: $(\frac{F_{Y, F}^{l i m}}{L_{R}} - \frac{F_{Y, R}^{l i m}}{L_{F}}) + (\frac{M_{z}^{e x t}}{L_{F} L_{R}}) = 0$
wobei: $F_{Y, F}^{l i m}$
ist die Querkraftkapazität der Vorderachse 44;
$F_{Y, R}^{l i m}$
ist die Querkraftkapazität der Hinterachse 46;
_LF ist der Abstand des Schwerpunkts des Fahrzeugs 22 zur Vorderachse 44;
_LR ist der Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs 22 zur Hinterachse 46; und $M_{z}^{e x t}$
ist ein externes Giermoment.
L_F und L_R sind geometrische Parameter, die aus der Konfiguration des Fahrzeugs 22 ermittelt werden, $M_{z}^{e x t}$
ist vom eLSD-System 49 und dem eLSD-Aktuator 94 über das Signal 147 bekannt, so dass es zwei Unbekannte gibt: $F_{Y, F}^{l i m} und F_{Y, R}^{l i m}$
für die das Maximum aus der Menge der möglichen Lösungen über die Beziehung für die zur Erzeugung der maximalen Bodenhaftung erforderliche Querkraftkapazität gefunden wird, wie weiter unten beschrieben. Der maximale Grip wird auf der Ebene des Fahrzeugs 22 für die Gesamtfahrzeugkapazität zur Erzeugung der Querbeschleunigung ermittelt.
Der Prozess 200 fährt damit fort, die angeforderte Querbeschleunigung 214 zu interpretieren, z. B. durch das Modul 106 zur Interpretation der angeforderten Beschleunigung, um die Befehle des Fahrers zu berücksichtigen und die gewünschte Querbeschleunigung zu definieren. Im Allgemeinen ist, wie in 6 dargestellt, der momentane Kurvenmittelpunkt 340 des Fahrzeugs 22 ein Punkt, an dem sich zwei Linien 342, 344, die senkrecht zu den Geschwindigkeiten der Vorder- bzw. Hinterräder 25 verlaufen, treffen. Der Winkel δ (346), der im Kurvenmittelpunkt 340 von den beiden Linien 342, 344 eingeschlossen wird, ist definiert durch δ - (α_f - α_r). Unter der Annahme, dass der Straßenradius, über den das Fahrzeug 22 fährt, viel größer ist als der Radstand des Fahrzeugs 22, ergibt sich die folgende Gleichung: δ ≈ L/R + (α_f - α_r), wobei δ die Lenkeingabe, L der Radstand des Fahrzeugs 22, R der Krümmungsradius der Kurve und αf und αr der vordere bzw. hintere Schwimmwinkel sind. Der Schräglaufwinkel ist die Differenz zwischen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 22 und der Richtung, in die die Karosserie des Fahrzeugs 22 zeigt. Beim Abbiegen ist die Fahrtrichtung eines Punktes an der Vorderseite des Fahrzeugs 22 anders als die Fahrtrichtung an der Rückseite des Fahrzeugs 22. Der Schräglaufwinkel kann mit Hilfe der Eingabe vom Inertialsensorpaket 72 über das Signal 142 bestimmt werden. In einer Reihe von Ausführungsformen, z. B. für Offline-Auswertungen, kann der Schräglaufwinkel anhand von Messungen bestimmt werden, z. B. von optischen Sensoren, dem Inertialsensorpaket 72 und/oder einer GPS-Einheit. In anderen Ausführungsformen wird der Schräglaufwinkel in Echtzeit als das Verhältnis von Quergeschwindigkeit zu Längsgeschwindigkeit und Quergeschwindigkeit berechnet und von einem bestimmten Algorithmus/Beobachter geschätzt.
Im weiteren Verlauf des Prozesses 200 wird bei der Interpretation 214 über das angeforderte Beschleunigungsinterpretationsmodul 106 der stationäre Lenkwinkel bestimmt durch: δ = L/R + (α_f - α_r), was in Bezug auf die Kurvenfahrkoeffizienten „c“ der Reifen ausgedrückt werden kann als: $δ = L / R + (\frac{W_{ƒ}}{C_{α_{ƒ}}} - \frac{W_{r}}{C_{α_{r}}}) \frac{V_{x}^{2}}{R} .$
Für ein Hochleistungsfahrzeug wird die gewünschte Querbeschleunigung erreicht, wenn die Reifen in Querrichtung sehr steif sind, was zu der Gleichung führt: $\frac{l i m}{C_{α_{ƒ}}, C_{α_{r}} \to 0} (\frac{W_{ƒ}}{C_{α_{ƒ}}} - \frac{W_{r}}{C_{α_{r}}}) = 0,$
so dass δ ≈ L/R. Die Krümmung $R = \frac{V_{x}^{2}}{α_{y}^{r e q}}$
kann durch R ersetzt werden, was zur Definition der vom Fahrer gewünschten Querbeschleunigung führt als: $α_{y}^{r e q} = \frac{δ V_{x}^{2}}{L} .$
Daher berechnet das Beschleunigungsinterpretationsmodul 106 die vom Fahrer angeforderte Querbeschleunigung unter Verwendung der Eingabe vom Lenkwinkelsensor 84 über das Signal 138, des Radstands L des Fahrzeugs 22, wie er aus dem Datenspeicher 114 abgerufen werden kann, und der Quergeschwindigkeit V über das Signal 144 vom Geschwindigkeitssensor 86. Die erforderliche Gesamtkraft wird durch Multiplikation der Gesamtbeschleunigung mit der Masse des Fahrzeugs 22 ermittelt. Dementsprechend wird der Betrag der erforderlichen Gesamtquerkraft ermittelt, die sich als Summe der Querkräfte an der Vorder- und Hinterachse 44, 46 ergibt.
Der Prozess 200 fährt fort mit der Berechnung der optimalen Grenzquerkraft 216, z. B. durch das Modul 108 zur Berechnung der optimalen Grenzkraft. Eine geometrische Darstellung der optimalen Grenzquerkraftlösung ist in 7 dargestellt, auf die verwiesen wird. Dargestellt ist die Grenzquerkraft in Newton für die Vorderachse 44 auf der vertikalen Achse 151 und die Grenzquerkraft in Newton für die Hinterachse 46 auf der horizontalen Achse 152. Wie oben beschrieben, ist die Gleichung $(\frac{F_{Y, F}^{l i m}}{L_{R}} - \frac{F_{Y, R}^{l i m}}{L_{F}}) + (\frac{M_{z}^{E X T}}{L_{F} L_{R}}) = 0$
die Beziehung zwischen den Kraftkapazitäten zur Erzeugung der Seitenhaftung und hat zwei Unbekannte $(F_{Y, F}^{l i m} a n d F_{Y, R}^{l i m}) .$
Die Gleichung ist in 7 durch die Kurve 150 dargestellt. Wie bereits erwähnt, ist die gesamte Querbeschleunigung $(\frac{δ V_{x}^{2}}{L})$
multipliziert mit der Masse (m) gleich der Gesamtseitenkraft: $\frac{m δ V_{x}^{2}}{L},$
und die Summierung der Seitenkraft an der Vorderachse 44 plus der Seitenkraft an der Hinterachse 46 ergibt die Gesamtseitenkraft, was zu der Gleichung führt: $F_{Y, F}^{l i m} + F_{Y, R}^{l i m} = \frac{m δ V_{x}^{2}}{L} .$
Die Gleichung $F_{Y, F}^{l i m} + F_{Y, R}^{l i m} = \frac{m δ V_{x}^{2}}{L}$
hat die gleichen beiden Unbekannten $(F_{Y, F}^{l i m} a n d F_{Y, R}^{l i m})$
und wird durch eine Gruppe von Kurven dargestellt, die verschiedene Seitenkraftanforderungen basierend auf den Lenkradeingaben des Fahrers zeigen, einschließlich der Kurven 153, 154, 155, 156 und 157. Der Schnittpunkt zwischen der Kurve 150 und einer der Kurven 153, 154, 155, 156 und 157 löst die Gleichungen für die jeweiligen Fahrereingaben. Das gemeinsame Lösen der Gleichungen, z. B. für die Kurven 150 und 156, ergibt die Querkraftgrenze $(F_{Y, F}^{l i m})$
158 an der Vorderachse 44 und die Querkraftgrenze $(F_{Y, R}^{l i m})$
159 an der Hinterachse 46. Und so werden die optimalen Querkraftgrenzen für die Vorder- und Hinterachse 44, 46 durch das Modul 108 zur Berechnung der optimalen Grenzen berechnet. Die optimale Lösung 160 ist der Schnittpunkt der beiden Kurven 150, 156, erfüllt die Bedingung der maximalen Seitenhaftung, indem sie mit der Kurve 150 übereinstimmt, und erfüllt die Anforderung der Fahrerbeschleunigung, indem sie mit der Kurve 156 übereinstimmt. Die Lösung identifiziert den Betrag der Seitenkraftkapazität, der von jeder Achse 44, 46 benötigt wird, um die beiden Bedingungen der maximalen Bodenhaftung und der geforderten Querbeschleunigung zu erfüllen. Bei der optimalen Lösung 160 können die vorderen und hinteren Grenzquerkräfte durch die beiden Gleichungen bestimmt werden: $F_{Y, F}^{l i m *} = \frac{m δ V_{x}^{2}}{L} - F_{Y, R}^{l i m}, und : F_{Y, R}^{l i m *} = (- \frac{m δ V_{x}^{2}}{L} + \frac{M_{z}^{E X T}}{L_{R}}) \frac{L}{L_{F}} .$
Der Prozess 200 fährt fort, um 218, den optimalen Abtrieb zu bestimmen, der von der aktiven Aero unter Berücksichtigung von Nebenbedingungen hinzugefügt werden soll, z. B. über das Modul 110 zur Berechnung des optimalen Abtriebs. Die Aufteilung des Abtriebs zwischen den vorderen und hinteren aktiven Aero-Elementen wie den aerodynamischen Deflektoren 97, 99 wird mit Hilfe der Reifenellipsengleichung gefunden und der Zusammenhang zwischen Normalkraft und Seitenkraftkapazität wird durch die Gleichungen definiert: $F_{Y, F}^{l i m} = \sum_{i = 1 ƒ l, ƒ r} \sqrt{μ_{i}^{2} {(\frac{F_{z F}^{a e r o}}{2} + F_{z, i}^{s t a t i c} + F_{z, i}^{d y n a m i c})}^{2} - F_{x, i}^{2}},$
die den erforderlichen Abtrieb an der Vorderachse 44 angibt; und $F_{Y, R}^{l i m} = \sum_{i = 1 r l, r r} \sqrt{μ_{i}^{2} {(\frac{F_{z R}^{a e r o}}{2} + F_{z, i}^{s t a t i c} + F_{z, i}^{d y n a m i c})}^{2} - F_{x, i}^{2}},$
die den erforderlichen Abtrieb an der Hinterachse 46 angibt,
wobei: µi ein Reifen/Fahrbahn-Koeffizient ist; $F_{z, i}^{s t a t i c}$
ist die statische Lastübertragung an jedem Rad 25; $F_{z, i}^{d y n a m i c}$
ist die dynamische Lastübertragung an jedem Rad 25; F_x,I ist die geschätzte Längskraft eines Reifens 26; $F_{z F}^{a e r o}$
die vordere Abwärtskraft ist, die durch den aerodynamischen Deflektor 97 beigetragen wird; und $F_{z R}^{a e r o}$
ist die hintere Abwärtskraft, die durch den aerodynamischen Deflektor 99 eingebracht wird.
Die Komponenten der Normalkraft umfassen F^aero, F^static und F^dynamic für einen Reifen 26. Der gesteuerte Term ist die Abtriebskraft F^aero. Zur Bestimmung des durch die aerodynamischen Deflektoren 97, 99 beizutragenden Abtriebs werden die an jedem Rad 25 vorhandenen statischen und dynamischen Kräfte ermittelt. Die statische Kraft P^static wird auf der Grundlage der Gewichtsverteilung und der Geometrie des Fahrzeugs bestimmt, die aus dem Datenspeicher 114 abgerufen werden kann. Die dynamische Kraft F^dynamic ist die Lastübertragung und wird anhand der Fahrzeuggeometrie und der Eingangssignale 148, 149 der Längs- und Querbeschleunigungssensoren 73, 74 berechnet. $F_{Y, R}^{l i m}$
wird wie oben beschrieben berechnet. Fx ist der Beitrag des eAWD-Systems 42 über den Aktuator 92, der durch das Signal 162 geliefert wird. Dementsprechend sind alle Werte bekannt bis auf $F_{z}^{a e r o}$
und die Gleichungen können gelöst werden, um diesen Wert zu bestimmen. Die statischen und dynamischen Lastübertragungen werden mit den folgenden Gleichungen berechnet: $F_{i j}^{s t a t i c} = m_{i j}^{s} g;$
$F_{z, ƒ l}^{d y n a m i c} = m^{t} (\frac{L_{r}}{L} - \frac{a_{x} H_{c g}}{g L}) * \frac{g}{2} - m^{t} (\frac{L_{r}}{L} - \frac{a_{x} H_{c g}}{g L}) \frac{a_{y} H_{r c}}{2 T_{ƒ}};$
$F_{z, ƒ r}^{d y n a m i c} = m^{t} (\frac{L_{r}}{L} - \frac{a_{x} H_{c g}}{g L}) * \frac{g}{2} - m^{t} (\frac{L_{r}}{L} - \frac{a_{x} H_{c g}}{g L}) \frac{a_{y} H_{r c}}{2 T_{ƒ}};$
$F_{z, r l}^{d y n a m i c} = m^{t} (\frac{L_{ƒ}}{L} - \frac{a_{x} H_{c g}}{g L}) * \frac{g}{2} - m^{t} (\frac{L_{r}}{L} - \frac{a_{x} H_{c g}}{g L}) \frac{a_{y} H_{r c}}{2 r};$
und $F_{z, r r}^{d y n a m i c} = m^{t} (\frac{L_{ƒ}}{L} - \frac{a_{x} H_{c g}}{g L}) * \frac{g}{2} - m^{t} (\frac{L_{r}}{L} - \frac{a_{x} H_{c g}}{g L}) \frac{a_{y} H_{r c}}{2 T_{r}},$
wobei: m^t die Gesamtmasse ist;
a_x ist die Längsbeschleunigung;
a_y ist die Querbeschleunigung;
H_cg ist die Höhe des Schwerpunkts im Fahrzeug 22;
H_rc ist die Höhe des Rollzentrums des Fahrzeugs 22;
L_ƒ ist der Abstand vom Fahrzeugschwerpunkt zur Vorderachse 44;
L_r ist der Abstand des Fahrzeugschwerpunkts zur Hinterachse 46;
T_ƒ ist die vordere Spurbreite des Fahrzeugs 22; und
T_r ist die hintere Spurbreite des Fahrzeugs 22.
Im weiteren Verlauf des Prozesses 200 werden die Kapazitätsbeschränkungen der Aktoren 96, 98 bei der Zuweisung von Abwärtskräften an die Vorderachse 44 und die Hinterachse 46 berücksichtigt: $F_{y, F}^{l i m, m a x} = \sum_{i = ƒ l, ƒ r} \sqrt{μ_{i} {(\frac{F_{z F}^{a e r o, m a x}}{2} + F_{z, i}^{s t a t i c} + F_{z, i}^{d y n a m i c})}^{2} - F_{x, i}^{2}};$
$F_{y, R}^{l i m, m a x} = \sum_{i = r l, r r} \sqrt{μ_{i} {(\frac{F_{z R}^{a e r o, m a x}}{2} + F_{z, i}^{s t a t i c} + F_{z, i}^{d y n a m i c})}^{2} - F_{x, i}^{2}};$
$F_{y, F}^{l i m, m i n} = \sum_{i = ƒ l, ƒ r} \sqrt{μ_{i} {(F_{z, i}^{s t a t i c} + F_{z, i}^{d y n a m i c})}^{2} - F_{x, i}^{2}};$
und $F_{y, R}^{l i m, m i n} = \sum_{i = r l, r r} \sqrt{μ_{i} {(F_{z, i}^{s t a t i c} + F_{z, i}^{d y n a m i c})}^{2} - F_{x, i}^{2}},$
wobei $F_{z F}^{a e r o, m a x}$
unter Berücksichtigung der physikalischen Fähigkeit des Aktuators zu jedem Abtastzeitpunkt berechnet wird als: $F_{z F}^{a e r o, m a x} = \frac{1}{2} C V_{x}^{2}, C = ρ A C_{l},$
wobei C_l der Auftriebskoeffizient ist, p die Luftdichte und A die Frontfläche des Fahrzeugs 22 ist.
In 8 zeigt eine Darstellung ähnlich wie in 7 die Auswirkung der Berücksichtigung von Aktuatoreinschränkungen. Die Fläche 164 bezeichnet den Bereich, in dem die möglichen Lösungen durch die aerodynamischen Abweiser 87, 99 erreichbar sind. Beispielsweise ist der Punkt 166 am Schnittpunkt der Kurven 150, 157 eine optimale Lösung auf der Grundlage der durch die Kurve 157 angegebenen Fahreranforderung. Der Punkt 166 liegt jedoch außerhalb des Bereichs 164 und ist daher nicht erreichbar. Dementsprechend ist die geforderte Querbeschleunigung nicht erreichbar und der Punkt 168 ist die optimale machbare Lösung, bei der die aerodynamischen Deflektoren 97, 99 in der Lage sind, den benötigten Abtrieb zu liefern, die Bedingung der maximalen Bodenhaftung auf der Kurve 150 erfüllt wird und das Fahrzeug 22 stabil bleibt, weil der Betriebspunkt auf der Kurve 150 liegt. Aufgrund der Einschränkungen der aerodynamischen Deflektoren 97, 99 erzeugt das Steuergerät 56 jedoch nicht die geforderte Querbeschleunigung der Kurve 157 um den Punkt 166. Dementsprechend werden die beiden Gleichungen gelöst und die optimale Lösung wird aufgrund der Beschränkungen durch die aerodynamischen Deflektoren 97, 99 auf die beste machbare Lösung 168 begrenzt.
Wenn die Bestimmung 218 abgeschlossen ist, werden die Aktuatoren 96, 98, z.B. durch das Aktuator-Steuermodul 112 über die Signale 170 bzw. 172 angesteuert, um die aerodynamischen Deflektoren 97, 99 so zu positionieren, dass sie den erforderlichen Abtrieb an der Vorderachse 44 und der Hinterachse 46 erzeugen. Dementsprechend erfüllt das System zur Verteilung des Abtriebs 20 die Anforderungen des Fahrers an die Querbeschleunigung bei minimaler Schleppkraft. Der Zustand für maximalen Grip ist dort gegeben, wo beide Achsen gleichzeitig gesättigt sind. Die verfügbare Reifenkapazität wird voll ausgenutzt. Der Betrag der angeforderten Beschleunigung und der Gesamtkraft wird ermittelt und beide werden kombiniert, um die maximale Reifenkapazität seitlich an jeder Achse zu bestimmen. Der Anpressdruck für die Vorder- und Hinterachse 44, 46 wird unter Berücksichtigung der Randbedingungen ermittelt. Die Steuerbefehle 170, 172 werden an die Aktuatoren 96, 98 gesendet, um den optimalen Abtrieb an jeder Achse 44, 48 über die Positionierung der aerodynamischen Deflektoren 97, 99 zu bewirken.
Obwohl in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass es eine große Anzahl von Variationen gibt. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Vielmehr soll die vorstehende detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung zur Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen geben. Es sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen und den gesetzlichen Äquivalenten davon dargelegt, abzuweichen.

Claims

Ein System zur Erzeugung eines Abtriebs an einem Fahrzeug, wobei das System umfasst: einen aerodynamischen Deflektor am Fahrzeug, der repositionierbar ist; einen Aktuator, der mit dem aerodynamischen Deflektor gekoppelt ist; und ein Steuergerät, das konfiguriert ist zum: Erkennen eine Leistungsbetriebsart des Fahrzeugs; Ermitteln einer gewünschten Querbeschleunigung; Berechnen einer Steuereinstellung des aerodynamischen Deflektors, wobei die Berechnung einen Abtrieb bestimmt, um die gewünschte Querbeschleunigung zu erreichen und die Seitenhaftung des Fahrzeugs zu maximieren; und Betätigen des Aktuators, um die Steuerungseinstellung des aerodynamischen Deflektors zu bewirken, um den Abtrieb am Fahrzeug zu erzeugen.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es eine optimale Aufteilung des Abtriebs zwischen einer Front und einem Heck des Fahrzeugs bestimmt.
Das System nach Anspruch 1, das einen Lenkwinkelsensor am Fahrzeug und einen Pedalpositionssensor am Fahrzeug umfasst, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es die angeforderte Querbeschleunigung basierend auf Eingaben vom Lenkwinkelsensor und vom Pedalpositionssensor bestimmt.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es die maximal erreichbare Seitenhaftung des Fahrzeugs bestimmt, wenn die gesamte verfügbare Reifenkapazität in einer Querrichtung des Fahrzeugs genutzt wird.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es einen minimal erforderlichen Abtrieb bestimmt, der von dem aerodynamischen Deflektor beigetragen wird, um die Auswirkungen des aerodynamischen Deflektors auf die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs zu minimieren.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es die Einschränkungen des aerodynamischen Deflektors bei der Erzeugung von Abtrieb auswertet.
Das System nach Anspruch 1, das Vorderräder und Hinterräder am Fahrzeug umfasst, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es eine Beziehung zwischen den Kraftkapazitäten der Vorder- und Hinterräder bestimmt, um die Seitenhaftung zu erzeugen.
Das System nach Anspruch 7, wobei die Beziehung zwischen den Kraftkapazitäten der Vorder- und Hinterräder definiert ist durch: $(\frac{F_{Y, F}^{l i m}}{L_{R}} - \frac{F_{Y, R}^{l i m}}{L_{F}}) + (\frac{M_{z}^{E X T}}{L_{F} L_{R}}) = 0;$
wobei $F_{Y, F}^{l i m}$
eine Seitenkraftgrenze an den Vorderrädern ist, $F_{Y, R}^{l i m}$
eine Seitenkraftgrenze an den Hinterrädern ist, L_F ein Abstand von einem Schwerpunkt des Fahrzeugs zu den Vorderrädern ist; L_R ein Abstand von dem Schwerpunkt zu den Hinterrädern ist, und $M_{z}^{e x t}$
ein externes Giermoment auf das Fahrzeug ist.
Ein Verfahren zur Erzeugung eines Abtriebs an einem Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Erkennen, durch ein Steuergerät, eines Leistungsbetriebsmodus des Fahrzeugs; Bestimmen, durch das Steuergerät, einer angeforderten Querbeschleunigung; Berechnen, durch das Steuergerät, einer Steuereinstellung eines aerodynamischen Deflektors, um einen Abtrieb zu erzeugen, um die gewünschte Querbeschleunigung zu erreichen und die Seitenhaftung des Fahrzeugs zu maximieren; und Betätigen, durch das Steuergerät, eines mit einem aerodynamischen Deflektor gekoppelten Aktuators, um die Steuereinstellung des aerodynamischen Deflektors zu bewirken, um den Abtrieb am Fahrzeug zu erzeugen.
Das Verfahren nach Anspruch 9, umfassend das Bestimmen, durch das Steuergerät, eines Verhältnisses zwischen Kraftkapazitäten von Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs, um die Seitenhaftung zu erzeugen.