[发明专利]用于控制机动车辆主动空气动力学装置的传感器系统

说明书

本文公开了用于机动车辆主动空气动力学装置的自校准负载感器系统和相关控制逻辑、制造方法和使用这种负载传感器系统的方法，以及配备有自校准负载传感器系统的机动车辆，该系统有助于控制车辆主动空气动力设备的操作。主动空气传感系统，包括负载传感器，其安装到车身，并检测车辆上的下压力。存储设备，其存储校准到所述机动车辆的映射的车辆下压力数据；车辆控制器接收由负载传感器产生的下压力信号，并根据这些信号计算平均下压力值。然后，确定所述计算的平均下压力值是否不同于从存储在所述存储器装置中所述映射的车辆下压力数据中获取的校准的下压力值。如果做出肯定的确定，则控制器响应地将偏差值应用于从负载传感器接收的后续下压力信号，并且至少部分地基于由偏差值修改的这些下压力信号动态地控制主动空气动力学装置的操作。

技术领域

本公开总体上涉及用于改进机动车辆空气动力学性能的特征。更具体地，本公开的各方面涉及负载传感器装置、系统和用于控制主动空气动力学装置的方法，从而动态调节机动车辆的空气动力学特征。

背景技术

许多当前生产的机动车辆，例如现代汽车，最初配备有车身硬件和售后配件或被改装以采用用于改善车辆空气动力学性能的车身硬件和售后配件。例如，前气坝和分离器调节穿过车身下方的空气流动来平衡前后下压力的分布。顾名思义，气坝是一种流体屏障结构；在这种情况下，安装在车身的前端保险杠结构下方或与车身的前端保险杠结构一体，向下延伸到车道附近。气坝，或更通俗的“前扰流器”，通过阻挡和重定向机箱下方流动的湍流空气来增强车辆稳定性和空气动力学性能。另一方面，分离器被构造为前保险杠最底部的平坦延伸部，从车辆向前延伸并平行于地面。分离器就像一个楔子，其压迫高压空气向上并越过车辆，并压迫汽车下方的高速低压空气，导致净正下压力。

分离器和气坝被设计为用于调整车辆前端的空气动力学特征，而扰流器和扩散器用于调节车辆后端的空气动力学流动。通常锚固在行李箱盖或车顶后横梁的空气扰流器的几何形状类似于倒置翼型，从而调整气流并产生空气动力学压力梯度，其在后轮胎上产生下压力。另一方面，后扩散器是形成于车辆底部的后部的一系列特殊的通道，通过改善沿着底盘的高速气流与周围环境空气的更慢的自由流气流之间的过渡来改善空气动力学特性。一般而言，后扩散器通过提供压力恢复来帮助车身底部气流减速和膨胀，从而不会导致过多的流动分离和阻力。

对于一些高性能汽车应用，车辆配备有主动空气动力学元件，主动空气动力学元件是可操作的，从而在汽车运动时其被重新定向或重新定位以调节车辆的空气动力学特性。一种这样的“主动空气”装置是可展开的后扰流器，其被设计为基于车辆操作条件动态地缩回和延伸。例如，在较低的车辆速度下，扰流器缩回到收起位置，通常与车辆的后部齐平，以减小流体阻力。当车辆达到更高的速度，大约50到60英里/小时，扰流器自动展开到伸展位置，从车辆后部移开或有角度地投射，以减少湍流气流的影响并产生下压力以改善车辆稳定性和操控性。另一种可用的主动空气动力学装置是可旋转的后翼，其具有动态可调节的俯仰角以便以各种速度控制阻力和下压力，并且用于向一些架构提供空气制动能力。

发明内容

本文公开了用于机动车辆主动空气动力学装置的自校准负载传感器系统和相关控制逻辑、制造方法和使用这种负载传感器系统的方法，以及配备有自校准负载传感器系统的机动车辆，该系统有助于管理车辆的主动空气动力学装置的操作。举例来说，提出了一种新颖的自校准下压力传感器架构和闭环控制方案，该方案利用校准的车辆数据来确定下压力负载传感器是否已经偏移。来自指定驾驶场景的映射车辆数据（其中车辆上的下压力被准确建模）以及来自指定怠速状况的映射车辆数据被用于确定用于测量下压力的一个或多个负载传感器是否已经偏移。闭环系统通过应用偏差来自动响应检测到的传感器偏移，以校准未来下压力传感器信号的误差。该传感器系统还监测扰乱车辆气流的环境因素，例如严重的侧风和近侧车辆交通，并且在校正传感器读数误差时实施校准的偏差值以补偿这些因素。自校准还可能标记需要维护或更换的极端传感器错误。