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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6294358
(24)【登録日】2018年2月23日
(45)【発行日】2018年3月14日
(54)【発明の名称】能動的モジュール式空力抵抗低減装置
(51)【国際特許分類】
B62D 37/02 20060101AFI20180305BHJP
F15D 1/12 20060101ALI20180305BHJP
【ＦＩ】
B62D37/02 Z
F15D1/12
【請求項の数】18
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2015-558187(P2015-558187)
(86)(22)【出願日】2014年2月18日
(65)【公表番号】特表2016-511188(P2016-511188A)
(43)【公表日】2016年4月14日
(86)【国際出願番号】US2014016809
(87)【国際公開番号】WO2014130425
(87)【国際公開日】20140828
【審査請求日】2017年1月24日
(31)【優先権主張番号】61/766,193
(32)【優先日】2013年2月19日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】599161672
【氏名又は名称】レンセレイアー ポリテクニック インスティテュート
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100102819
【弁理士】
【氏名又は名称】島田 哲郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100153084
【弁理士】
【氏名又は名称】大橋 康史
(74)【代理人】
【識別番号】100160705
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 健太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100157211
【弁理士】
【氏名又は名称】前島 一夫
(72)【発明者】
【氏名】デイビッド メニコビッチ
(72)【発明者】
【氏名】マイケル アミタイ
(72)【発明者】
【氏名】ダニエーレ ガヤルド
【審査官】
林 政道
(56)【参考文献】
【文献】
欧州特許出願公開第０１５４４０８９（ＥＰ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２００７／０２５７５１２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００７−１９１０８５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ６２Ｄ ３１／００−３９／００
Ｆ１５Ｄ １／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動する地上車両の空気流れ制御のための装置であって、該装置は
前記車両に搭載される作動器モジュールであって、合成噴流を生成するように構成された少なくとも１つの合成噴流作動器を有して前記車両の周りの空気流れを変更する作動器モジュールと、
前記車両に搭載されるセンサユニットであって、前記車両の近傍の環境センサデータを捕捉するように構成された少なくとも１つの環境センサを有するセンサユニットと、
前記センサユニットから前記環境センサデータを受信して、前記受信した環境データに基づいて、前記少なくとも１つの合成噴流作動器を制御するための駆動周波数及び駆動振幅の中の少なくとも１つを決定するように構成されたコントローラと、
前記車両に可動に結合された整流板装置と、を具備し、
前記作動器モジュールは、前記整流板装置に搭載されるか又は一体化されており、
前記コントローラは、前記生成された合成噴流の方向を変更するように、前記整流板装置の調整を制御するように構成される、装置。
前記車両に搭載される作動器モジュールであって、合成噴流を生成するように構成された少なくとも１つの合成噴流作動器を有して前記車両の周りの空気流れを変更する作動器モジュールと、
前記車両に搭載されるセンサユニットであって、前記車両の近傍の環境センサデータを捕捉するように構成された少なくとも１つの環境センサを有するセンサユニットと、
前記センサユニットから前記環境センサデータを受信して、前記受信した環境データに基づいて、前記少なくとも１つの合成噴流作動器を制御するための駆動周波数及び駆動振幅の中の少なくとも１つを決定するように構成されたコントローラと、
前記車両に可動に結合された整流板装置と、を具備し、
前記作動器モジュールは、前記整流板装置に搭載されるか又は一体化されており、
前記コントローラは、前記生成された合成噴流の方向を変更するように、前記整流板装置の調整を制御するように構成される、装置。
【請求項2】
前記環境センサは、温度センサ又は湿度センサの中の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
該装置は、前記少なくとも１つの合成噴流作動器に電気的に結合された動力管理部を更に具備しており、
前記動力管理部は、前記コントローラにより決定された前記駆動周波数及び前記駆動振幅の中の少なくとも１つに基づいて、振動する電圧信号を生成するように構成されており、
前記振動する電圧信号は、前記少なくとも１つの合成噴流作動器を駆動するように使用される、請求項１に記載の装置。
前記動力管理部は、前記コントローラにより決定された前記駆動周波数及び前記駆動振幅の中の少なくとも１つに基づいて、振動する電圧信号を生成するように構成されており、
前記振動する電圧信号は、前記少なくとも１つの合成噴流作動器を駆動するように使用される、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
該装置は、前記車両に配設された取付フレームを更に具備しており、
前記作動器モジュールは、前記取付フレームに結合されるように構成されており、
前記取付フレームは、前記少なくとも１つの合成噴流作動器を前記動力管理部に電気的に接続する、請求項３に記載の装置。
前記作動器モジュールは、前記取付フレームに結合されるように構成されており、
前記取付フレームは、前記少なくとも１つの合成噴流作動器を前記動力管理部に電気的に接続する、請求項３に記載の装置。
【請求項5】
前記作動器モジュールは、前記車両に着脱可能に結合されるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記センサユニットは、前記車両の速度センサデータを捕捉するように構成された少なくとも１つの速度センサを具備しており、
前記コントローラは、前記捕捉された速度センサデータが所定の速度閾値より大きい場合に、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を制御するように構成される、請求項１に記載の装置。
前記コントローラは、前記捕捉された速度センサデータが所定の速度閾値より大きい場合に、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を制御するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記センサユニットは、前記作動器モジュールに関連する診断センサデータを捕捉するように構成された少なくとも１つの診断センサを具備しており、
前記コントローラは、前記診断センサデータに基づいて、前記作動器モジュールの所定の条件を検知するように構成されており、
前記所定の条件は、所定の機械的条件又は所定の電気的条件の中の少なくとも１つを含んでいる、請求項１に記載の装置。
前記コントローラは、前記診断センサデータに基づいて、前記作動器モジュールの所定の条件を検知するように構成されており、
前記所定の条件は、所定の機械的条件又は所定の電気的条件の中の少なくとも１つを含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
前記コントローラに結合された運転者インタフェースを更に具備しており、前記運転者インタフェースは、前記検出された所定の条件の指示を前記車両の乗員に提供するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項9】
前記車両は、トレーラに結合されたトラクタを具備しており、前記センサユニットは、前記トラクタの前記トレーラへの近接性の近接センサデータを捕捉するように構成された少なくとも１つの近接センサを具備しており、
前記コントローラは、前記近接センサデータに基づいて、前記整流板装置の調整を制御するように構成される、請求項１に記載の装置。
前記コントローラは、前記近接センサデータに基づいて、前記整流板装置の調整を制御するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項10】
前記センサユニットは、前記車両の移動に関連する安定性センサデータを捕捉するように構成された少なくとも１つの安定性センサを具備しており、
前記コントローラは、前記安定性センサデータに基づいて、前記車両の不安定な動きを検知するように構成されるとともに、安定させる正味の力を前記車両に提供するように、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を調整するように構成される、請求項１に記載の装置。
前記コントローラは、前記安定性センサデータに基づいて、前記車両の不安定な動きを検知するように構成されるとともに、安定させる正味の力を前記車両に提供するように、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を調整するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項11】
前記コントローラは、前記環境センサデータに基づいて、降雨状態を検知するように構成されるとともに、前記車両の周りの雨のスプレー方向を制御するように、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を調整するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項12】
前記作動器モジュールは、前記車両上の異なる場所に配置される複数の作動器モジュールを含んでおり、
前記作動器モジュールの各々の動作は、前記コントローラにより独立して制御される、請求項１に記載の装置。
前記作動器モジュールの各々の動作は、前記コントローラにより独立して制御される、請求項１に記載の装置。
【請求項13】
移動する地上車両の空気流れ制御のための方法であって、
前記車両に搭載された環境センサから、前記車両の近傍の環境センサデータを捕捉する段階と、
前記受信された環境データに基づいて、前記車両に搭載された、少なくとも１つの合成噴流作動器を制御するための駆動周波数及び駆動振幅の中の少なくとも１つをコントローラにより決定する段階と、
前記車両の周りの空気流れを変更するように、前記駆動周波数及び前記駆動振幅の中の少なくとも１つに基づいて、前記少なくとも１つの合成噴流作動器により合成噴流を生成する段階と、を含み、
前記少なくとも１つの合成噴流作動器は整流板装置上に搭載されるか又は一体化されており、前記整流板装置は前記車両に可動に結合されており、該方法は、
前記少なくとも１つの合成噴流作動器の前記生成された合成噴流の方向を変更するように、前記整流板装置の調整を前記コントローラにより制御する段階を更に含む、方法。
前記車両に搭載された環境センサから、前記車両の近傍の環境センサデータを捕捉する段階と、
前記受信された環境データに基づいて、前記車両に搭載された、少なくとも１つの合成噴流作動器を制御するための駆動周波数及び駆動振幅の中の少なくとも１つをコントローラにより決定する段階と、
前記車両の周りの空気流れを変更するように、前記駆動周波数及び前記駆動振幅の中の少なくとも１つに基づいて、前記少なくとも１つの合成噴流作動器により合成噴流を生成する段階と、を含み、
前記少なくとも１つの合成噴流作動器は整流板装置上に搭載されるか又は一体化されており、前記整流板装置は前記車両に可動に結合されており、該方法は、
前記少なくとも１つの合成噴流作動器の前記生成された合成噴流の方向を変更するように、前記整流板装置の調整を前記コントローラにより制御する段階を更に含む、方法。
【請求項14】
前記車両に搭載された少なくとも１つの速度センサにより前記車両の速度センサデータを捕捉する段階と、
前記捕捉された速度センサデータが所定の速度閾値より大きい場合に、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を前記コントローラにより制御する段階と、を更に含む請求項１３に記載の方法。
前記捕捉された速度センサデータが所定の速度閾値より大きい場合に、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を前記コントローラにより制御する段階と、を更に含む請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
少なくとも１つの診断センサにより、前記少なくとも１つの合成噴流作動器に関連する診断センサデータを捕捉する段階と、
前記診断センサデータに基づいて、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の所定の条件であって、所定の機械的条件又は所定の電気的条件の中の少なくとも１つを含む所定の条件を前記コントローラにより検知する段階と、を更に含む請求項１３に記載の方法。
前記診断センサデータに基づいて、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の所定の条件であって、所定の機械的条件又は所定の電気的条件の中の少なくとも１つを含む所定の条件を前記コントローラにより検知する段階と、を更に含む請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
前記車両が、トレーラに結合されるトラクタを具備しており、
前記車両に搭載された少なくとも１つの近接センサから、前記トラクタの前記トレーラに対する近接性の近接センサデータを捕捉する段階と、
前記近接センサデータに基づいて、前記整流板装置の調整を前記コントローラにより制御する段階と、を更に含む請求項１３に記載の方法。
前記車両に搭載された少なくとも１つの近接センサから、前記トラクタの前記トレーラに対する近接性の近接センサデータを捕捉する段階と、
前記近接センサデータに基づいて、前記整流板装置の調整を前記コントローラにより制御する段階と、を更に含む請求項１３に記載の方法。
【請求項17】
前記車両に搭載された、少なくとも１つの安定性センサから、前記車両の移動に関連する安定性センサデータを捕捉する段階と、
前記安定性センサデータに基づいて、前記車両の不安定な動きを前記コントローラにより検知する段階と、
安定させる正味の力を前記車両に提供するように、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を調整する段階と、を更に含む請求項１３に記載の方法。
前記安定性センサデータに基づいて、前記車両の不安定な動きを前記コントローラにより検知する段階と、
安定させる正味の力を前記車両に提供するように、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を調整する段階と、を更に含む請求項１３に記載の方法。
【請求項18】
前記環境センサデータに基づいて降雨条件を前記コントローラにより検知する段階と、
前記車両の周りの雨のスプレー方向を制御するように、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を調整する段階と、を更に含む請求項１３に記載の方法。
前記車両の周りの雨のスプレー方向を制御するように、前記少なくとも１つの合成噴流作動器の動作を調整する段階と、を更に含む請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願に関する相互参照本出願は、「能動的モジュール式空力抵抗低減装置」の題名で２０１３年２月１９日に出願された米国仮出願番号第６１／７６６１９３号に係り且つその利益を主張するものである。前記仮出願の内容は言及したことにより本明細書に援用される。
【0002】
本発明は、地上車両のための空気流れの制御に関するものであり、より詳しくは、移動する地上車両の空力抵抗を低減するために、合成噴流作動器を用いる空気流れ制御装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【0003】
様々な解決策が、移動する非流線形状の地上車両（即ち、例えば、自動車、列車、トラック、陸上運搬一貫輸送コンテナ等の非流線形車両）の空力特性を改善するために存在する。地上車両が走行するときに、非流線形本体は、かなりの空力抵抗を生成する。典型的には、分離された空気流れの領域が非流線形本体の表面の大部分にわたって発生する。これは、高い空力的抗力及び大きな後流領域を結果としてもたらす。車両周りの空気流れは、周期的な渦形成及び剥離のような不安定性を典型的に示す。車両形状の既知の欠点を低減するために、空気流れ制御装置が空気力学を改善するように使用され得る。
【0004】
多くの現在の空力抵抗低減装置は、車体に作用する抗力を低減するために、車体の形状、その幾何学的形状、その表面又は本体材料の種類を変更することに基づく。別の現在の空気抵抗低減装置は、流れの剥離を低減するために、空圧式の空力制御を用いる。典型的には、外部から供給される圧縮空気が、例えば車両の開口等の吹き出し口を通る空気の追加的な流れを生成するように使用される。これらの装置は、全ての吹き出し口のための圧縮空気プレナムを使用する。圧縮空気は、流れの剥離を減少させ且つ抵抗を減少させるために吹き出し口から吐出される。装置が、全ての吹き出し口のための圧縮空気プレナムを使用するので、装置は、車両の空気供給／生成装置等の堅牢な空気供給源又は車両から独立する搭載可能な圧縮機に接続される。圧縮空気への依存性は、装置のエネルギ必要量を実質的に増大させるとともに、車両の運搬能力を犠牲にして装置の寸法及び／又は重量を増加させる。
【発明の概要】
【0005】
本発明の一形態は、移動する地上車両の空気流れ制御のための装置に関する。装置は、車両に搭載された作動器モジュールと、車両に搭載されたセンサユニットと、コントローラとを具備する。作動器ユニットは、車両の周りの空気流れを変更するように合成噴流を生成するように構成された、少なくとも１つの合成噴流作動器を具備する。センサユニットは、車両の近傍の環境センサデータを捕捉するように構成された少なくとも１つの環境センサを具備する。コントローラは、センサユニットから環境センサデータを受信して、受信した環境データに基づいて、少なくとも１つの合成噴流作動器を制御するための駆動周波数及び駆動振幅の中の少なくとも１つを決定するように構成される。
【0006】
本発明の別の形態は、移動する地上車両の空気流れ制御のための方法に関する。この方法は、車両に搭載された環境センサから車両の近傍の環境センサデータを捕捉する段階と、受信された環境データに基づいて、車両に搭載された少なくとも１つの合成噴流作動器を制御するための駆動周波数及び駆動振幅の中の少なくとも１つをコントローラにより決定する段階と、車両の周りの空気流れを変更するように、駆動周波数及び駆動振幅の中の少なくとも１つに基づいて、少なくとも１つの合成噴流作動器により合成噴流を生成する段階とを含む。
【0007】
本発明は、添付の図面とともに読まれたときに、以下の詳細な説明から理解されるだろう。慣行にしたがって図面の様々な形態／要素は、縮尺通りに描かれないことがあることが強調される。それどころか、様々な形態／要素の寸法は、明確にするために、任意に拡張又は縮小されるかもしれない。また、図面において、共通の参照符号は、同様の形態／要素を表わすように使用される。以下の図が図面に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の様相は、能動的な流れ制御作動器を用いて、移動する非流線形の地上車両における空力抵抗を減少させるための方法及び空気流れ制御装置に関する。例示的な実施形態によれば、装置は、車両に取り外し可能に搭載されるモジュール式作動器構成要素を具備する。作動器構成要素は、それらが搭載される車両から独立（即ち、構造的に独立し且つ機械的に独立）し、車体に対する任意の変更を必要としないかもしれない。
【0010】
例示的な空気流制御装置は、少なくとも１つの合成噴流作動器（synthetic jet actuator）を有する作動器モジュールと、車両の近傍の環境データを捕捉するための少なくとも１つのセンサ及びコントローラを有するセンサユニットとを具備する。コントローラは、環境センサデータと、環境センサデータに基づいて作動器の制御運転（動作電圧振幅と動作電圧周波数とを含む）とを分析するように構成される。作動器モジュールは、空気力学的形状のユニットであり得る。複数の作動器モジュールは、互いに独立して動作し得る。作動器モジュールは、車体に直接取り付けられるか、又は取り付けフレームを介して車体に取り付けられる。別の例によれば、作動器モジュールは、車体に一体化されるか、又は整流板に一体化される。
【0011】
例示的な合成噴流作動器は、コントローラを介した入力電圧信号に応答して、空気の振動流（即ち、合成噴流（synthetic jet））を生成するために、作動器に近接する空気流れを使用する。作動器モジュールは、外部からの空気供給を使用しないので、それらは、車体上の任意の所望の位置に取り付け可能である。作動器モジュール間の間隔、作動器モジュールの数量、及び車体上の各作動器モジュールの位置は変更され得る。従って、空気流れ制御装置は、地上車両の広い範囲に適応可能であり得る。作動器モジュールは、交換可能であり（即ち、車体に取り外し可能に結合される）且つ車体に取り付けられる（車体の一部であることとは反対に）ので、作動器モジュールは、機械的不具合のある場合に容易に交換される。作動器モジュールの数及び位置を変更する能力は、空気流れ制御装置が、ユーザの特定の必要性に適合することを可能にする（及び従って、より多くの空力抵抗の低減を提供する領域の範囲及び程度に関してより多くの制御を可能にする）。
【0012】
対照的に、能動的な流れ制御技術を有する現在の空力抵抗低減装置は、外部から供給された圧縮空気を使用する。現在の装置はまた、車体の中に統合されて中心軸の周りに構築される。流れは、装置の構成要素が互いに依存し且つ互いに影響するような方法で、主要空気供給シャフトの開口を介して生成される。この依存性により、装置全体は、その取り付けにおける制限された柔軟性と限定された環境設定とを有する１つの大きく複雑な物体として作動する。空気供給のための車体における柔軟性及び信頼性のこの欠如は、装置のエネルギ効率を低下させ、その製造の複雑さを増加させ、移動する車体の幅広い範囲に対する装置の適用性を制限し得る。
【0013】
図１Ａを参照すると、車両１００に搭載された例示的空気流れ制御装置１０２の機能的ブロック図が示される。装置１０２は、センサユニット１０４と、コントローラ１０６と、動力管理部１０８と、１つ以上の作動器１１０と、運転者インタフェース１１６と、記憶部１１８とを具備する。装置１０２は、１つ以上の整流板サーボモータ１１２と、噴流角度制御整流板装置１１４とを任意選択的に具備する。
【0014】
車両１００は、任意の非流線形状の地上車両を含む（即ち、航空機ではない任意の車両）。車両１００は、自動車、列車、トラック、陸上輸送インターモダールコンテナ等を含み得るが、それらに限定されない。トラックは、１つ以上のトレーラを備えるトラクタ又は（タンデム型トレーラのような）トラクタを含み得る。
【0015】
センサユニット１０４は、車両１００の近傍のセンサデータを収集するために、１つ以上の環境センサ１２０と１つ以上の速度センサ１２２とを具備する。環境センサ１２０は、限定するものではないが、例えば、温度センサ、湿度センサ又は降雨センサを含み得る。速度センサ１２２は、限定するものではないが、速度計又は相対風速センサを含み得る。複数の環境センサ１２０及び／又は速度センサ１２２が、車両１００上に配置される。
【0016】
センサユニット１０４はまた、作動器１１０による機械的な問題及び／又は電気的な問題（短絡等）を確認するために、例えば、限定するものではないが、電流検出器及び／又は歪みゲージ等の１つ以上の診断センサ１２４を含む。確認された作動器の電気的及び／又は機械的な問題は、運転者インタフェース１１６を介して運転者に伝達され得る。幾つかの例において、確認された問題は、装置１０２の動作の停止を引き起こすかもしれない。別の例にでは、確認された問題は、装置１０２の動作中に自動的に訂正される（又は、少なくとも問題を訂正するための自動的な試みが実施される）。
【0017】
センサユニット１０４はまた、１つ以上の近接センサ１２６及び／又は１つ以上の安定性センサ１２８（例えば、重心センサ、重量センサ又は加速度計等）を任意選択的に具備し得る。例えば、もし車両１００がトラクタ・トレーラである場合には、少なくとも一つの近接センサ１２６は、トレーラのトラクタへの近接性を決定するように使用される。別の例として、もし車両１００が、１台より多いトレーラを含む場合には、少なくとも一つの近接センサ１２６が、トレーラの間の近接性を決定し得る。少なくとも一つの安定性センサ１２８は、トレーラ本体の動きが、それが不安定になっていることを示すかどうかを判定するように使用され得る。
【0018】
コントローラ１０６は、抵抗低減制御１３０及び診断制御を実施するために、センサユニット１０４からセンサデータを受信する。受信されたセンサデータは、任意選択的な整流板噴流角度制御１３４、任意選択的な安定性制御１３６及び／又は任意選択的なスプレー制御１３８を実行するようにも使用され得る。
【0019】
コントローラ１０６は、１つ以上のセンサユニット１０４、動力管理部１０８、作動器１１０、任意選択的な整流板サーボモータ１１２、任意選択的な整流板装置１１４、及び運転者インタフェース１１６の動作を制御するように構成される。コントローラ１０６は、例えば、ロジック回路、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサを具備する。
【0020】
コントローラ１０６は、車両１００の近傍の環境条件に基づいて、作動器１１０に提供される電気信号の動作電圧振幅及び動作周波数を制御するように、抵抗低減制御１３０を実行するように構成されている。環境条件を決定するために、コントローラ１０６は、環境センサ１２０から受信したセンサデータ、並びに速度センサ１２２からのセンサデータを使用する。動作周波数及び電圧振幅は、環境条件と、相対的な流れ車両速度と、最適な作動器の電圧及び周波数との間の所定の関係に従って決定され得る。
【0021】
車両１００が所定の速度閾値より上で移動する時に、抵抗低減制御１３０は実行される。車両１００の速度を確認するために、コントローラ１０６は、速度センサ１２２から受信されたセンサデータを使用する。抵抗低減制御１３０の説明は、図８に関連して、以下において更に示される。
【0022】
コントローラ１０６はまた、装置１０２の構成要素が正常状態で動作しているかどうかを判定するために、診断制御１３２を実行するように構成されている。診断制御１３２に関して、コントローラ１０６は、条件を予め決定したり、装置１０２の構成要素による電気的及び／又は機械的な問題を確認したり、又は装置１０２が正常状態で動作しているかどうかを確認するように、診断センサ１２４から受信したセンサデータを比較する。運転条件に応じて、コントローラ１０６は、運転者インタフェース１１６に対して正常状態か又は不良状態かの指示を提供する。診断制御１３２は、図９に関連して以下で更に説明される。
【0023】
コントローラ１０６は、任意選択的な整流板噴流角度制御１３４を実行するように構成され得る（装置１０２が、任意選択的な噴流角度制御整流板装置１１４を含む場合）。図３Ａ及び３Ｂにおいて更に後述するように、整流板装置１１４は、車両１００に回動可能に取り付けられて、それに搭載された１つ以上の作動器１１０を有する。整流板装置１１４の姿勢は、例えば、トレーラがトラクタに取り付けられているか否かに基づいて変更される。整流板装置１１４の姿勢を変更することは、作動器１１０により出力される合成噴流の噴流角度を変更する（図６Ａ及び６Ｂに関連して更に後述される）。整流板装置１１４の姿勢は手動で変更され得る。別の実施形態によれば、装置１０２は、整流板噴流角度制御１３４に基づいて、整流板装置１１４の姿勢を自動的に変更するように、任意選択的な整流板サーボモータ１１２を具備する。整流板噴流角度制御１３４は、図１０に関連して更に後述される。
【0024】
コントローラ１０６は、任意選択的な安定性制御１３６を実行するように構成され得る。安定性制御１３６は、例えば、車両１００に取り付けられたトレーラの動き（例えば、トレーラが不安定な状態で移動している場合等）を監視し且つ調整することに役立つ。安定性制御１３６において、コントローラ１０６は、安定性センサ１２８からの安定性センサデータを受信して、車両１００の動きが所定の安定状態に従っているか否かを判定する。もしコントローラ１０６が、車両１００が安定状態で移動していないと決定した場合には、コントローラ１０６は、安定させる正味の力を車両１００に生成するために、１つ以上の作動器を作動させるように動力管理部１０８に制御信号を送信する。安定性制御１３６は、図１１に関連して更に後述される。
【0025】
コントローラ１０６は、任意選択的なスプレー制御１３８を実行するように構成され得る。スプレー制御１３８に関して、コントローラ１０６は、降雨が検出されたか否かを判定するために、環境センサ１２０（例えば、降雨センサ等）からセンサデータを受信する。コントローラ１０６が降雨を検出すると、コントローラ１０６は、１つ以上の作動器を制御するために動力管理部１０８に制御信号を送信する。選択された作動器１１０は、雨を車両１００から離すべく方向を変えるように及び／又は車両１００の後ろか又は次にある別の車両のそばでの雨への曝露から離すようにスプレーの方向を変えるように、合成噴流を生成する。スプレー制御１３８は、図１２Ａ及び１２Ｂに関連して更に後述される。
【0026】
運転者インタフェース１１６は、正常又は不良な動作状態の視覚的及び／又は聴覚的な指示を提供するように、任意の適切なインタフェースを具備する。運転者インタフェース１１６は、運転者の便宜のために、車両１００の車室内に設けられる。別の例として、運転者インタフェース１１６は、コントローラ１０６及び／又は動力管理部１０８に設けられる。例えば、運転者インタフェース１１６は、装置１０２の構成要素に取り付けられた外部ユニットであるか、又は装置１０２の構成要素の一部として形成される。運転者インタフェース１１６上の指示に対応して、運転者は、車両１００を操作するか、又は保守の問題に関して装置１０２を検査してもらう。
【0027】
装置１０２は、記憶部１１８を具備する。記憶部１１８は、センサユニット１０４、コントローラ１０６、動力管理部１０８、作動器１１０、整流板サーボモータ１１２、整流板装置１１４及び／又は運転者インタフェース１１６に関する１つ以上の値を格納する。記憶部１１８は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリ又はハードドライブを具備する。
【0028】
動力管理部１０８は、コントローラ１０６から制御信号を受信して、コントローラ１０６により制御信号において提供される動作パラメータ（周波数及び電圧振幅）に従って１つ以上の作動器１１０を作動させるように構成される。動力管理部１０８は、図１Ｂに関連して更に後述される。
【0029】
各作動器１１０は、動力管理部１０８から電気信号（動作周波数及び動作電圧振幅を有する）を受信するように構成されて、合成噴流を生成する。作動器１１０により生成された合成噴流は、車両１００の周りの空気流れを制御するように使用される。作動器１１０の合成噴流はまた、降雨条件下において、車両１００の任意選択的な安定性制御及び／又は任意選択的なスプレー制御を提供するようにも使用される。作動器１１０は、車両１００に直接的に取り付けられるか、又は図２Ｂに示す取付フレーム２０８等の取付フレームを介して車両１００に取り付けられる。別の例として、作動器１１０は、車体と一体に、及び／又は整流板装置１１４と一体に形成される。作動器１１０は、図５Ａ〜５Ｃ及び図６Ａと６Ｂに関連して更に後述される。
【0030】
センサユニット１０４とコントローラ１０６と動力管理部１０８と運転者インタフェース１１６と記憶部１１８の中の１つ以上の構成要素は、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアの組合せにおいて実現される。
【0031】
図１Ｂを参照すると、例示的な動力管理部１０８の機能的ブロック図が示される。動力管理部１０８は、直流（ＤＣ）／ＤＣ変換器１４２、１つ以上の増幅器１４４及び１つ以上の信号発生器１４６を具備する。ＤＣ／ＤＣ変換器１４２は、車載バッテリ１４０から電圧信号を受け取って、作動器１１０に適した（同様に、１つ以上の増幅器１４４に適した）電圧範囲に電圧を変換する。動力管理部１０８はまた、作動器１１０のための動作周波数及び動作電圧振幅を指示する制御信号１４８をコントローラ１０６から受信する。図１Ｂにおいて、制御信号１４８により指示される周波数及び電圧振幅を有する電気信号１５０のＮ数（ここで、Ｎは１以上の整数）が作動器１１０に供給される。電気信号１５０のＮ数は、作動器１１０のＮ数に対応するか、又は作動器のグループに対応する（図２Ａに示される異なる作動器モジュール２０２に配置された作動器等）。グループ内の各作動器は、同じ電気信号を受信する。従って、異なる電気信号１５０が、作動器の異なるグループ（即ち、異なる作動器モジュール２０２）に提供される。
【0032】
コントローラ１０６からの制御信号１４８は、対応する動作パラメータによる作動のために特定の作動器１１０を指示してもよい。制御信号に応答して、信号発生器１４６は、制御信号１４８において受信された、動作周波数に対応する振動周波数を有する電圧信号を生成する。増幅器１４４は、コントローラ１０６からの制御信号１４８において受信された電圧振幅に従って、信号発生器１４６からの発生された信号を増幅する。動力管理部１０８は、選択された作動器１１０に、動作周波数及び電圧振幅を有する生成された電気信号１５０を送信する。
【0034】
図２Ａ及び２Ｂにおいて、複数の作動器１１０は、作動器モジュール２０２に配置される。例において、作動器モジュール２０２は、整流板装置１１４に搭載される。図２Ｂに示すように、整流板装置１１４は、矢印２１４により図示するように回動可能である。図２Ｂはまた、トラクタ２００における、センサユニット１０４と、コントローラ１０６と、動力管理部１０８の例示の配置を示す。
【0035】
図２Ａは、位置２０４−１において、整流板装置１１４に配置された、１つの作動器モジュール２０２を示すが、作動器モジュール２０２は、トラクタ２００上の任意の別の適切な位置に設置され得る。従って、図２Ａはまた、トラクタ２００上における作動器モジュール２０２（及び／又は個別の作動器１１０）のための別の例示的な位置を説明する。例えば、作動器モジュール２０２（又は、作動器１１０）は、位置２０４−２（屋根の上）、位置２０４−３（ミラー上）、位置２０４−４（フロントスカート上）、位置２０４−５（前輪上）、及び／又は位置２０４−６（トラクタ後輪上）に搭載され得る。図２Ａに示す位置は例である。作動器モジュール２０２及び／又は作動器１１０は、トラクタ２００の任意の別の適切な位置に配置され得ることが理解されるだろう。
【0036】
作動器１００は、取付フレーム２０８のハウジング２１０に配置される。ハウジング２１０は、任意の幾何学形状で形成され、及び／又は作動器モジュール２０２に作用する抗力を低減するように任意の適切な材料により形成され得る。図２Ｂに示されないが、取付フレーム２０８は、作動器１１０を動力管理部１０８に電気的に接続するように電気導管（例えば、図４Ｂに示される電気導管４１０のような）を具備する。図２Ｂに示すように、作動器１１０は、トラクタ２００における空気流れを制御して空力抵抗を減少するように使用される合成噴流２１２を生成する。
【0037】
図３Ａ−３Ｃを次に参照すると、作動器１１０の合成噴流角度を制御するための整流板装置１１４の配置（図２Ａ及び図２Ｂに示す作動器モジュール２０２上において）が記載される。具体的には、図３Ａは、トレーラがトラクタ２００に結合されない場合の第１の姿勢の整流板装置１１４を示しており、図３Ｂは、トレーラがトラクタ２００に取り付けられている場合の第２の姿勢の整流板装置１１４を示しており、図３Ｃは、トレーラがトラクタ２００に取り付けられている場合の別の例示の姿勢の整流板装置１１４を示す。図３Ａに示すように、トレーラ間隙（トラクタ２００と、例えば、図４Ａに示すトレーラ４００等のトレーラの前面との間）に向かって内側に整流板装置１１４を配置することは、（水平方向に対する）角度３０１で合成噴流２１２を生成する。合成噴流２１２が、図３Ａに示す角度３０１で配置される場合に、これは、トラクタ２００の周りの空気流れ３００がトラクタ間隙の中心に向かって引っ張られる状態（空気流れ３０２のように）を生じさせる。
【0038】
図３Ｂに示すように、整流板装置１１４が、トラクタ間隙から離れて（水平方向に平行に）配置される場合に、合成噴流２１２は、空気流れ３００を（空気流れ３０４のように）水平方向に平行に向ける。空気流れ３０４は、トラクタ２００に取り付けられたトレーラの部分（図示せず）における空力抵抗を低減する。
【0039】
図３Ａ及び３Ｂは、整流板装置１１４の２つの例示的な姿勢を示す。整流板装置１１４はまた、水平方向に対して外向きの角度３０３で、図３Ｃに示すように配置される。整流板装置１１４が、外向きの角度３０３で配置される場合に、合成噴流２１２は、空気流れ３００をトレーラ間隙から離れるように向ける（空気流れ３０６のように）。
【0040】
図４Ａ及び４Ｂを参照すると、トレーラ４００上に搭載されるような装置１０２の例が示される。特に、図４Ａは、装置１０２を具備するトレーラ４００の斜視図であり、図４Ｂは、図４Ａの挿入図４０６の斜視図である。図４Ｂはまた、トレーラ４００におけるセンサユニット１０４とコントローラ１０６との例示の配置も示す。動力管理部１０８は、例えば図２Ｂに示される位置のような別の位置に配置され得る。
【0041】
図４Ａ及び４Ｂにおいて、作動器１１０は、トレーラ４００の後部の位置４０４−１に配置される作動器モジュール４０２に配設される。位置４０４−１は、作動器モジュール４０２のための１つの例示的位置を表す。作動器モジュール４０２（又は、個別の作動器１１０）は、（トレーラ後輪における）位置４０４−２、（トレーラの側面における）位置４０４−３、（トレーラ４００の屋根上の）位置４０４−４、（トレーラ４００の前部における）位置４０４−５及び（トレーラ４００の底部における）位置４０４−６ような、別の位置にも配置され得るが、これらに限定されない。
【0042】
図４Ｂに示すように、作動器モジュール４０２は、電気導管４１０を有する取付フレーム４０８を具備する。電気導管４１０は、作動器１１０を動力管理部１０８に電気的に結合する。作動器モジュール４０２は、作動器１１０が中に配置されるハウジング４１２も具備する。作動器１１０は、ハウジング４１２内におけるそれらの配置に従って、合成噴流２１２を生成する。ハウジング２１０（図２Ｂ）と同様に、ハウジング４１２は、作動器モジュール４０２に作用する抗力を低減するように、任意の適切な幾何学的形状及び／又は任意の適切な材料から形成され得る。
【0044】
作動器１１０は、作動器カートリッジ５１８を囲む外枠５０２−１、５０２−２を具備する合成噴流作動器である。図５Ｃに示すように、作動器カートリッジ５１８は、（例えば、問題が特定の作動器１１０と共に検出された場合におえる）容易なアクセス及び互換性のために、外枠５０２内に摺動可能に配置される。作動器カートリッジ５１８は、動力管理部１０８から電気信号１５０（図１Ｂ）を受信するための電気コネクタ５１６を具備する。
【0045】
作動器カートリッジ５１８は、（側壁５２０により形成される）空洞５１２を有するハウジング５１０を具備する。ハウジング５１０及び空洞５１２は、図５Ａに示す構造形を有する任意の適切な幾何学的構造形をとり得る。ハウジング５１０は、噴射口５１４も具備する。ハウジング５１０は、板５０６−１、５０６−２に機械的に結合され、各々は、それぞれの圧電ディスク５０８−１、５０８−２を有する。圧電ディスク５０８−１、側壁５２０、及び圧電ディスク５０８−２は、（空気のような）流体で満たされる空洞５１２を画定する。空洞５１２は、噴射口５１４に流体連通するように構成される。噴射口５１４は、任意の適切な幾何学形状により形成される。
【0046】
各圧電ディスク５０８は、圧電材料を具備して、動力管理部１０８（図１Ｂ）に電気的に接続される。動力管理部１０８は、各圧電ディスクを変位させるように、各圧電ディスク５０８−１、５０８−２に励振電圧を印加するように構成される。圧電ディスク５０８−１、５０８−２に適用される励振電圧は、振動周波数及び振幅を有する振動信号である（環境条件及び相対速度に従って、コントローラ１０６により選択される）。従って、圧電ディスク５０８は、空洞５１２に対して内側及び外側に周期的に変位して、噴射口５１４内に及びそれから外に流体を強制的に押し出す。
【0047】
外枠５０２は、多孔薄板５０４を具備する。多孔薄板５０４は、圧電ディスク５０８への流体負荷を低減しながら（作動器カートリッジ５１８の外側にある）、外枠５０２内における圧電ディスク５０８の動きを可能にする。例えば、圧電ディスク５０８及び外枠５０２が、多孔薄板５０４を介して周囲の流体と流体連絡することを可能にすることにより、作動器カートリッジ５１８の外部の流体は、圧電ディスク５０８によって、周囲の環境へより容易に移動される。
【0048】
図５Ａ−５Ｃは、２つの圧電ディスク５０８−１、５０８−２を有する作動器１１０を示すが、作動器１１０は、１つの圧電ディスク５０８により形成され得る。例えば、唯一の板５０６−１は、圧電ディスク５０８−１を具備する。板５０６−２は、圧電板を具備しないが、しかし剛性構造である。圧電ディスク５０８−１に適用される励振電圧は、噴射口５１４内に及びそれから外に流体を強制的に押し出すように、圧電ディスク５０８を周期的に変位させる。
【0049】
図６Ａ及び６Ｂを参照すると、線Ａ−Ａ（図５Ｃ）に沿う作動器カートリッジ５１８の断面図が示されており、作動器カートリッジ５１８の動作（合成噴流６０２を形成するための）を示す。図６Ａは、圧電ディスク５０８−１、５０８−２が矢印６１０で示されるように、空洞５１２内に内側に移動するように制御される（電気信号１５０により）際の、作動器カートリッジ５１８を示す。空洞５１２は減少するその体積を有し、流体は噴射口５１４を通り排出される。流体が噴射口５１４を通り空洞５１２から流出するときに、流れは、噴射口５１４の縁部で分離して、渦の層６０４を生成し、渦の層６０４は、渦６０６内に巻き込まれ、合成噴流６０２を形成するように、噴射口５１４から離れて移動し始める。
【0050】
図６Ｂは、圧電ディスク５０８−１、５０８−２が、矢印６１２により示すように、空洞５１２に対して外側に移動するように制御される（電気信号１５０により）際の、作動器カートリッジ５１８を示す。空洞５１２は、増大するその体積を有しており、周囲流体６００は、空洞５１２内に殺到する。圧電ディスク５０８−１、５０８−２が空洞５１２から離れるように移動すると、渦６０６は、噴射口縁部から既に移動させられ、従って、空洞５１２に吸い込まれた周囲流体６００の影響を受けない。更に、周囲流体６０２'の噴流は、噴射口５１４から離れた長い距離から吸い込まれた、周囲流体６００の強い巻き込みを生成する渦６０６により合成される。
【0051】
図５Ａ−５Ｃ及び６Ａと６Ｂを全体的に参照すると、作動器１１０は、空気の制御された脈流（合成噴流６０２）を生成するように、車体の周囲の移動する空気（周囲空気６００）を積極的に使用する。合成噴流６０２は、車体の周りの境界層を操縦するように使用される。作動器１１０は、任意の追加の空気供給源なしで、電力を受けて（電気信号１５０により）動作する。その代わりに、作動器１１０は、（空洞５１２を介する空気の流れの非定常な吸引により）空気の脈流を発生するように周囲空気６００を使用する。
【0052】
作動器１１０において、隔離された合成噴流は、一連の渦６０６の相互作用により生成されており、前記一連の渦６０６は、正味の質量流束がゼロになるように、噴射口５１４を横切る流体の瞬間的な排出及び吸引を交互に起こすことにより典型的に形成される。合成噴流６０２がもっぱら作動流体６００から形成されるので、作動器１１０は、流れ境界を横切る正味の質量の注入なしで、流れ装置に線形の運動量を移すことができる。
【0053】
作動器１１０は、長さと時間のスケールの広い範囲にわたって、合成噴流６０２を生成する。例えば、作動器１１０の長さのスケールは、約６ｍｍ×１ｍｍと約２０ｍｍ×５ｍｍとの間にあり（矩形の噴射口５１４に関して）、及び約１ｍｍの直径と約２０ｍｍの直径との間にある（円形の噴射口５１４に関して）。時間のスケールは、例えば、約１/２０００秒から約１０分の１秒までの間にある。合成噴流６０２の、作動器１１０が搭載される表面上の外側交差流れとの相互作用は、局部的流線を変位させて（図７Ａ及び７Ｂに示されるように）、表面の形状における明らかな又は仮想の変化を誘導するために使用される。一例では、合成噴流６０２は、合成噴流６０２の特性スケールより１〜２桁大きい大きさの長さのスケールにおける流れの変化に影響する。
【0054】
作動器１１０と交差流れとの間の相互作用領域が流れの全体的な時間スケールにおいて実質的に不変であるように、例えば空気力学的な力の変化のような全体的な影響が作動器１１０の動作周波数から効果的に分離されるように、作動周波数は十分に高いことが望ましい。例えば、作動周波数は、限定するものではないが、約１０Ｈｚから約２ｋＨｚの間の範囲を含む。電圧範囲は、限定するものではないが、約１０Ｖから約５００Ｖまでを含む。
【0055】
図７Ａ−７Ｄを参照すると、トラクタ２００及びトレーラ４００の周りの空気流れへの合成噴流作動の効果の例が示される。具体的には、図７Ａは、空気流れ制御装置１０２の動作なしの状態における、トレーラ４００に結合されたトラクタ２００及びトラクタ間隙７００内の空気流れ７０４の斜視図であり、図７Ｂは、空気流れ制御装置１０２の動作ありの状態における、トレーラ４００に結合されたトラクタ２００及びトラクタ間隙７００内の空気流れ７０６の斜視図であり、図７Ｃは、空気流れ制御装置１０２の動作なしの状態における、トレーラ４００及びトレーラ４００の後ろの空気流れ７１２の斜視図であり、更に図７Ｄは、空気流れ制御装置１０２の動作ありの状態におけるトレーラ４００及びトレーラ４００の後ろの空気流れ７１４の斜視図である。
【0056】
図７Ａに示すように、空気流れ７０２は、トラクタ２００の周りに向けられ、トラクタ間隙７００内に流入する。トラクタ間隙７００内において、空気流れ７０４が形成され、それは、不安定性を示し、空力抵抗の増大に寄与する。図７Ｂに示すように、合成噴流２１２が作動すると、トラクタ間隙７００内の局部的な流線は、変位させられて、空気流れ７０６として方向を変えられる（不安定性の減少した状態で）。
【0057】
図７Ｃに示すように、空気流れ７１０は、トレーラ４００の周りに向けられており、トレーラ４００の後ろ側に流出する。トレーラ７００の後ろにおいて、空気流れ７１２が生成されており、それは不安定性を示し、空力抵抗の増大に寄与する。図７Ｄ示すように、合成噴流２１２が作動すると、トレーラ４００の背後にある局部的な流線は、変位させられて、空気流れ７１４のように方向を変えられる（不安定性の減少した状態で）。
【0058】
図８（及び図１Ａ）を参照すると、非流線形の車両の空気流れを制御する例示的な方法のフローチャートが示される。ステップ８００において、装置１０２の構成要素は初期化される。例えば、コントローラ１０６は、センサユニット１０４からのセンサデータの収集を開始し、動力管理部１０８を始動し、及び／又は装置１０２が動作中であるという指示を運転者インタフェース１１６に送信する。
【0059】
ステップ８０２において、コントローラ１０６は、保守を必要とする任意の問題を確認するように、装置１０２の構成要素の診断制御を実施する。ステップ８０４において、保守が必要であるか否かが判定される（ステップ８０２に基づいて）。
【0060】
ステップ８０４において、保守が必要であることが決定されると、ステップ８０４はステップ８０６に進む。ステップ８０６において、保守の指示は、例えば、運転者インタフェース１１６を介して運転者に提示される。ステップ８０６において、保守の指示が提示されるが、空気流れ制御装置１０２は動作し続けてもよい。従って、幾つかの例において、ステップ８０６は、ステップ８０８に進む。別の例によれば、ステップ８０６は、装置１０２の動作を終了することも含む。診断制御（ステップ８０２）の例は、図９に関連して更に後述する。
【0061】
ステップ８０４において、保守が不要であると決定されると、ステップ８０４はステップ８０８に進む。ステップ８０８において、トレーラが車両１００に取り付けられているか否かが決定される。もしトレーラが取り付けられていると決定された場合には、トレーラの指示が格納（例えば、記憶部１１８において）される。作動器１１０の選択及び／又は作動器に供給される動作信号（種々の制御モード１３０−１３８に関して）は、トレーラが取り付けられているか否かに依存する。
【0062】
任意選択的なステップ８１０において、整流板装置１１４の姿勢は（もしそれが装置１０２に含まれる場合には）、トレーラの指示（ステップ８０８）に基づいて調整される。整流板装置１１４の姿勢は、任意選択的な整流板サーボモータ１１２により手動又は自動で調整される。任意選択的なステップ８１０は、図１０に関連して更に後述される。
【0063】
ステップ８１２において、空気の速度（Ｕ）が所定の速度閾値（ＵMIN）より大きいか否かが判定される。例えば、コントローラ１０６は、少なくとも一つの速度センサ１２２からの速度センサデータを監視する。例示的な実施形態において、所定の速度閾値は、約４８.３ｋｍ／ｈ（約３０ｍｉｌｅ／ｈ）から約９６.６ｋｍ／ｈ（約６０ｍｉｌｅ／ｈ）までである。
【0064】
ステップ８１２において、空気の速度（Ｕ）が所定の速度閾値（ＵMIN）以下であると判定されると、ステップ８１２は任意選択的なステップ８１４に進む。任意選択的なステップ８１４において、スプレー制御はコントローラ１０６により実行される。図１２Ａに関連して更に後述するように、種々の作動器モジュールの作動器１１０（例えば、図２Ａに示す作動器モジュール２０２又は図４Ａに示す作動器モジュール４０２等）は、雨からのスプレーを車両１００から離すべく方向変更するように、及び／又は車両１００の経路に沿って移動する別の車両から離れるようにスプレーを方向変更するように作動させられてよい。
【0065】
ステップ８１２において、空気速度が所定の閾値よりも大きいことが決定された場合に、ステップ８１２は、任意選択的なステップ８１６に進む。任意選択的なステップ８１６において、コントローラ１０６は、（例えば、トレーラ４００（図４Ａ）上のような）車両１００の一部の不安定な動きを監視し且つ修正するように安定性制御１３６を実行する。ステップ８１６は、図１１に関連して更に後述される。
【0066】
ステップ８１８において、コントローラ１０６は、少なくとも一つの環境センサ１２０から環境センサデータ（例えば、温度及び／又は湿度等）を受信し、現在の環境条件の分析を実施する。ステップ８２０において、コントローラ１０６は、環境条件（例えば、相対湿度及び／又は温度）に基づいて、作動器１１０に適用されるべき動作信号（電気信号１５０）のための動作周波数及び電圧振幅を選択する。コントローラ１０６は、トレーラが取り付けられているか否か及び／又は現在の風速基づいて、種々の作動器１１０のための動作パラメータを選択する。ステップ８２２において、１つ以上の作動器１１０は、（ステップ８２０で決定された）動作信号に従って抵抗低減制御で動作する。
【0067】
一般的に、振動電圧信号のための動作周波数及び振幅は、相対湿度と温度と出力合成噴流特性との間における１つ以上の所定の関係に従って決定される。前記所定の関係は、作動器１１０の物理的特性に基づくものであってよい（例えば、空洞５１２の寸法及び／又は形状、圧電ディスク５０８の材料特性、並びに流体自体の特性等）。幾つかの例において、動作周波数及び振幅は、温度及び／又は相対湿度に従う早見表から決定される。別の例において、コントローラ１０６は、少なくとも一つの環境センサ１２０から受信した温度及び／又は相対湿度のデータに、最適な周波数及び振幅を関連付ける数学的モデルを使用する。一般的に、温度／湿度と周波数／振幅との間に経験的関係が存在する。その関係は、圧電ディスク材料と圧電ディスク５０８の直径との関数であるかもしれない。別の例として、約−３４.４°Ｃ（約−３０°Ｆ）と約４５°Ｃ（約１１３°Ｆ）との間の温度範囲及び約０％と約１００％との間の相対湿度範囲は、約１０Ｈｚと約２ｋＨｚとの間の動作周波数及び約１０Ｖと約５００Ｖとの間の動作振幅に対応する。
【0068】
任意選択的なステップ８２４において、コントローラ１０６は、抵抗低減制御との組み合わせでスプレー制御を実施する。ステップ８２４は、図１２Ｂに関連して更に後述される。
【0069】
任意選択的なステップ８２６において、コントローラ１０６は、図９に関して説明したように、診断制御８２６を任意選択的に実施する。任意選択的なステップ８２６は、ステップ８１２に進み、ステップ８１２〜任意選択的なステップ８２６は、装置１０２が動作する限り繰り返されるだろう。
【0070】
図９を参照すると、診断制御（図８のステップ８０２及び任意選択的なステップ８２６）を実行する例示的な方法のフローチャートが示される。ステップ９００において、接続された作動器１１０は、例えば、電気導管を介して作動器１１０に電気的に結合する１つ以上の電流検出器（例として診断センサ１２４）により検出される。ステップ９０２において、作動器１１０により吸収された電流が、所定の電流制限値の範囲内に有るか否かは、少なくとも一つの電流検出器の値に基づいて、例えばコントローラ１０６により判定される。例えば、圧電ディスク５０８当たり約１０Ｗから約２０Ｗの電力及び約２００Ｖの電圧振幅に関して、所定の電流制限値は、約１.８Ａ〜約３.６Ａ（３６の圧電ディスクを有するトラクタに関して）の間に、及び約２.７Ａ〜約５.４Ａ（５４の圧電ディスクを有するトレーラに関して）の間に存在する。
【0071】
ステップ９０２において、吸収された電流が所定の電流制限値外にあることが決定されると、ステップ９０２はステップ９０４に進む。ステップ９０４において、コントローラ１０６は、少なくとも一つの電流検出器からのセンサデータに基づいて、（作動器１１０の）電気回路の短絡解析を実行する。ステップ９０６において、電気回路における短絡の位置は、ステップ９０４における分析に基づいて、コントローラ１０６により決定される。ステップ９０８において、保守の指示がコントローラ１０６により促される。保守の指示はまた、記憶部１１８に格納される。格納された保守の指示は、短絡の確認された位置を含む短絡状態に関連する情報を含み得る。保守の指示は、運転者に提供されてもよい（図８のステップ８０６のように）。
【0072】
ステップ９１０において、短絡状態に応じて、コントローラ９１０は装置１０２の動作を終了する。
【0073】
ステップ９０２において、吸収電流が所定の電流制限値内にあることが決定された場合に、ステップ９０２はステップ９１２に進む。ステップ９１２において、作動器１１０の電流吸収プロファイルが、所定の許容範囲の内にあるか否かが決定される。例えば、コントローラ１０６は、作動器１１０に結合する１つ以上の電流検出器（例として診断センサ１２４）を介して作動器１１０の吸収プロファイル（例えば、プロファイルの振幅等）を監視する。
【0074】
吸収プロファイルが所定の許容範囲の外にあることが、ステップ９１２において決定されると、ステップ９１２はステップ９１４に進む。ステップ９１４において、作動器１１０は、目詰まりした噴出口５１４を有するものとして、コントローラ１０６により識別される（図５Ａ）。ステップ９１６において、コントローラは、（ステップ９１４において）識別された作動器１１０のための噴出口目詰まり解消サイクルを実行する。例えば、コントローラ１０６は、噴出口の目詰まり解消の試みにおいて、所定の動作周波数及び／又は電圧振幅に従って、識別された作動器を動力管理部１０８によって作動させる。ステップ９１６はステップ９１２に進む。
【0075】
吸収プロファイルが、所定の許容範囲の内にあることが、ステップ９１２において決定されると、ステップ９１２はステップ９１８に進む。ステップ９１８において、１つ以上の作動器１１０の歪みゲージ信号が、所定の許容範囲の内にあるか否かが決定される。例えば、コントローラ１０６は、作動器１１０の圧電ディスク５０８（図５Ａに示される）に搭載された歪みゲージ（例として診断センサ１２４）の歪みゲージ信号を監視する。例えば、圧電ディスク５０８が正常に動作している場合には、歪みゲージ信号は正弦波形状を示す。もし圧電ディスク５０８が割れるか又は壊れている場合には、歪みゲージ信号は、依然として縮小した振幅を有する多少の正弦波であるか、又は信号は平坦な線である。
【0076】
歪みゲージ信号が所定の許容範囲の内にあることが、ステップ９１８において決定されると、ステップ９１８は、ステップ８０８又はステップ８１２に進む（図８）。
【0077】
歪みゲージ信号が所定の許容範囲の外にあることが、ステップ９１８において決定されると、ステップ９１８はステップ９２０に進む。ステップ９２０において、コントローラ１０６は、圧電ディスク５０８が壊れていると決定する。ステップ９２２において、コントローラ１０６は、確認された作動器カートリッジ５１８が交換される必要があるという指示を、例えば、記憶部１１８等に格納する。ステップ９２４において、コントローラ１０６は、壊れた作動器を補償するように、残った機能する作動器の動作を制御する。ステップ９２４は、ステップ８０８又はステップ８１２に進む。
【0078】
図１０を参照すると、トレーラが取り付けられているか否かに応じて整流板の姿勢を調整することにより（図８の任意選択的なステップ８１０）噴流角度制御を実行する例示的方法のフローチャートが示される。ステップ１０００において、ステップ８０８（図８）において決定されるトレーラ指示に基づいて、トレーラが取り付けられているか否かがコントローラ１０６により決定される。
【0079】
トレーラが取り付けられていないことがステップ１０００において決定されると、ステップ１０００はステップ１００２に進む。ステップ１００２において、整流板姿勢は、例えば、図３Ａに示される姿勢等のトラクタだけの姿勢に設定される（手動で、又はコントローラ１０６により整流板サーボモータ１１２を介してのいずれかで）。このようにして、整流板装置１１４上の作動器１１０の合成噴流２１２のための噴流角度は、トラクタ間隙に向かって内側方向に調整される。
【0080】
トレーラが取り付けられていることがステップ１０００において決定されると、ステップ１０００はステップ１００４に進む。ステップ１００４において、コントローラ１０６は、例えば近接センサ１２８の近接センサデータから、トラクタのトレーラに対する近接性を決定する。任意選択的なステップ１００６において、コントローラ１０６は、トレーラの外形を検知する。例えば、運転者は、運転者インタフェース１１６を介して、所定のトレーラの外形のリストの中からトレーラの外形を選択する。別の例として、コントローラ１０６は、トラクタへのその結合及びトレーラの重量等に基づいて、トレーラの外形を検知する。更なる例として、コントローラ１０６は、１つ以上の近接センサ１２８（例えば、レーダー装置として作用する近接センサ１２８）からの近接センサデータに基づいて、トレーラの外形を検知する。
【0081】
ステップ１００８において、整流板装置１１４上の作動器１１０の合成噴流２１２のための最適な噴流角度は、トレーラの接近（ステップ１００４）及び／又はトレーラの外形（任意選択的なステップ１００６）に基づいて、コントローラ１０６により設定される。ステップ１０１０において、整流板姿勢は、例えば、図３Ｂに示す姿勢等の、トレーラが含まれる姿勢のために（手動で、又はコントローラ１０６により整流板サーボモータ１１２を介しての何れかで）設定される。
【0082】
図１１を参照すると、車両安定性を制御する（図８における任意選択的なステップ８１６）例示的方法のフローチャートが示される。ステップ１１００において、コントローラ１０６は、車両１００に搭載された１つ以上の安定性センサ１２８に基づいて、現在の車両の安定性条件を決定する。例えば、重心、重量及び／又は加速度計のような１つ以上の安定性センサ１２８が、（例えばスリップのような）不安定な動きになりがちである（例えばトレーラのような）車体に搭載される。
【0083】
ステップ１１０２において、現在の状態（ステップ１１００）が、コントローラ１０６により、所定の最適な安定性条件（記憶部１１８に格納される）と比較される。
【0084】
ステップ１１０４において、ステップ１１０２における比較に基づいて、不安定性が検知されたか否かがコントローラ１０６により決定される。不安定性が検出されないことが、ステップ１１０４において決定されると、ステップ１１０４はステップ８１８に進む（図８）。
【0085】
不安定性が検出されたことがステップ１１０４において決定されると、ステップ１１０４はステップ１１０６に進む。ステップ１１０６において、コントローラ１０６は、検出された不安定性に基づいて、１つ以上の作動器１１０を作動させて、安定させる正味の力を車両１００に提供するように電源管理部１０８を制御する。例えば、車両１００が動いている最中にトレーラが左に滑動した場合に、幾つかの作動器１１０は、残りの作動器が停止している間に、トレーラを反対方向に（即ち、右へ）移動させるように作動される。
【0086】
ステップ１１０６はステップ１１００に進み、ステップ１１００〜１１０６は、更なる不安定性が検出されなくなるまで繰り返される。
【0087】
図１２Ａ及び１２Ｂを参照すると、スプレー制御を実施する例示的な方法のフローチャートが示される。具体的には、図１２Ａは，車両１００が所定の速度閾値未満で移動している時におけるスプレー制御（任意選択的なステップ８１４）を表しており、図１２Ｂは、車両１００が所定の速度閾値より速く移動している時のスプレー制御（任意選択的なステップ８２４）を表している。
【0088】
図１２Ａを参照すると、ステップ１２００において、スプレー制御モードが作動可能であるか否かが、コントローラ１０６により決定される。スプレー制御モードが作動可能ではないと決定されると、ステップ１２００はステップ８１２（図８）に進む。
【0089】
スプレー制御モードが作動可能であると決定されると、ステップ１２００は、ステップ１２０２に進む。ステップ１２０２において、コントローラ１０６は、少なくとも一つの環境センサ１２０から（例えば、降雨センサ、温度センサ及び／又は湿度センサから直接的に）環境センサデータを受信して、降雨を検知するために現在の環境条件の分析を実施する。
【0090】
ステップ１２０４において、現在の環境条件（ステップ１２０２）に基づいて、降雨が検知されたか否かがコントローラ１０６により決定される。降雨が検知されないと決定されると、ステップ１２０４はステップ８１２（図８）に進む。
【0091】
降雨が検知されたと決定されると、ステップ１２０４はステップ１２０６に進む。ステップ１２０６において、コントローラ１０６は、スプレー制御に関連する１つ以上の作動器の動作を制御する。例えば、トラクタの後部、トラクタの前部、トレーラの側部、トレーラの底部、トレーラの後部、トラクタの車輪フェンダ又はトレーラの車輪フェンダの中の少なくとも１つにおける作動器は、スプレー制御のために作動させられる。ステップ１２０６はステップ１２０２に進む。
【0092】
図１２Ｂを参照すると、ステップ１２１０において、スプレー制御モードが作動可能であるか否かがコントローラ１０６により決定される。スプレー制御モードが作動可能ではないと決定されると、ステップ１２１０は任意選択的なステップ８２６（図８）に進む。
【0093】
スプレー制御モードが作動可能であると決定されると、ステップ１２１０はステップ１２１２に進む。ステップ１２１２において、コントローラ１０６は、少なくとも一つの環境センサ１２０から（例えば、降雨センサ、温度センサ及び／又は湿度センサから直接的に）環境センサデータを受信して、降雨を検知するために現在の環境条件の分析を実施する。
【0094】
ステップ１２１４において、現在の環境条件に基づいて（ステップ１２１２）、降雨が検知されたか否かが、コントローラ１０６により決定される。降雨は検知されないと決定されると、ステップ１２１４は任意選択的なステップ８２６（図８）に進む。
【0095】
降雨が検知されたと決定されると、ステップ１２１４はステップ１２１６に進む。ステップ１２１６において、コントローラ１０６は、スプレー制御及び抵抗低減の両方に関連する１つ以上の作動器の動作を制御する。例えば、トラクタの後部、トラクタの前部、トレーラの側部、トレーラの底部、トレーラの後部、トラクタの車輪フェンダ又はトレーラの車輪フェンダの中の少なくとも１つにおける作動器は、スプレー制御及び抵抗低減のために作動させられる。ステップ１２１６はステップ１２１２に進む。
【0096】
本発明は、特定の実施形態を参照して、本明細書において図解され且つ記載されるが、本発明は、示された細部に限定されることが意図されない。そうではなく、種々の改変が、本発明から逸脱することなく、特許請求の範囲の均等物の範囲及び領域内において、細部で実施されてよい。