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基本信息

項(xiàng)目名稱:
基于自動(dòng)傾斜控制(ATC)技術(shù)的新型概念車
簡介:
該系統(tǒng)通過對汽車轉(zhuǎn)彎安全的分析,運(yùn)用懸掛的自動(dòng)傾斜控制(ATC)系統(tǒng),改變汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的傾斜度,利用地面對車輛的支持力在向心方向的分力,為車輛轉(zhuǎn)彎提供向心力。經(jīng)實(shí)際測試,該系統(tǒng)能夠有效地控制車體傾斜,且響應(yīng)速度快(響應(yīng)時(shí)間低于0.1s),計(jì)算準(zhǔn)確率高(出錯(cuò)率低于1%),不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)及搖擺。
詳細(xì)介紹:
本系統(tǒng)為提高車輛在轉(zhuǎn)彎過程中的安全性、舒適性,增強(qiáng)車輛對地面的適應(yīng)性,減小轉(zhuǎn)彎半徑和轉(zhuǎn)彎時(shí)的能量損失,防止車輛側(cè)翻而設(shè)計(jì)。 自然界中無論是奔跑還是飛翔的動(dòng)物,轉(zhuǎn)彎時(shí)都是主動(dòng)向心傾斜的,而普通汽車由于慣性作用,轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)離心傾斜,使乘員產(chǎn)生強(qiáng)烈的外甩感覺,舒適度較差。 本概念車通過自動(dòng)傾斜控制(ATC)系統(tǒng),采集車速、前輪轉(zhuǎn)彎角度和地面傾斜度等參數(shù),并計(jì)算出最適合的側(cè)傾角,自動(dòng)地控制雙平行四連桿機(jī)構(gòu),調(diào)整車輪和車身的傾斜方向和角度,利用地面對車輛的支持力在向心方向的分力,為車輛轉(zhuǎn)彎提供更大的向心力。 該系統(tǒng)可以很好地提高車輛的轉(zhuǎn)彎性能,不僅大大減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑,而且非常有利于車輛高速轉(zhuǎn)彎。由于車身的傾斜,使得乘員所受外力始終垂直車輛向下,使車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的舒適性大為提高。傾斜轉(zhuǎn)彎方式使得本車在轉(zhuǎn)彎時(shí)比普通汽車擁有了更大的立地面積,降低了車體側(cè)翻的危險(xiǎn)。 經(jīng)實(shí)際測試,該系統(tǒng)能夠有效地控制車體傾斜,響應(yīng)時(shí)間少于0.1S,傾斜度計(jì)算精確到0.1°,控制誤差小于1°,最大側(cè)傾角可達(dá)32°。安全模式會(huì)在危險(xiǎn)狀況下自動(dòng)開啟,以保護(hù)人員和車輛。此外,系統(tǒng)還擁有程序錯(cuò)誤診斷以及自我修復(fù)功能,極大地提高了系統(tǒng)的安全性。 該作品的設(shè)計(jì)完全由學(xué)生耗費(fèi)1年多時(shí)間獨(dú)立完成,成果具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。

作品圖片

  • 基于自動(dòng)傾斜控制(ATC)技術(shù)的新型概念車
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

本系統(tǒng)為提高車輛在轉(zhuǎn)彎過程中的安全性、舒適性,增強(qiáng)車輛對地面的適應(yīng)性,減小轉(zhuǎn)彎半徑,減小轉(zhuǎn)彎時(shí)的能量損失,防止車輛側(cè)翻而設(shè)計(jì)。 本系統(tǒng)通過對汽車轉(zhuǎn)彎安全的分析,運(yùn)用懸掛的自動(dòng)傾斜控制(ATC)系統(tǒng),改變汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的傾斜度,利用地面對車輛的支持力在向心方向的分力,為車輛轉(zhuǎn)彎提供向心力。 關(guān)鍵技術(shù): Active Tilt Control自動(dòng)傾斜控制技術(shù)、雙平行四連桿平行控制技術(shù)、雙平行四連桿消除側(cè)滑量技術(shù)、NARROW式懸掛系統(tǒng)、路面傾斜自適應(yīng)技術(shù)、獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)、PWM控制技術(shù)、AVR單片機(jī)、高速運(yùn)算算法設(shè)計(jì)、非接觸精確測速。 主要技術(shù)指標(biāo): 轉(zhuǎn)向角測量精度:<0.1° 加速度計(jì)算精度:<0.01N/kg 車身準(zhǔn)確傾斜度:<0.5° 是否考慮路面傾斜:是 運(yùn)算速度:8M/S 反應(yīng)周期:<0.005S 液晶顯示語言:中文 安全模式:有 安全模式工作方式:限制操作+警報(bào) 安全模式反應(yīng)時(shí)間:<0.05S 最小轉(zhuǎn)彎半徑:4.4m 最大側(cè)傾角:33° 最大向心加速度(無摩擦情況下)6.124m/S2 連桿機(jī)構(gòu)角度變化范圍:32°-122°

科學(xué)性、先進(jìn)性

該系統(tǒng)通過對汽車轉(zhuǎn)彎安全的分析,運(yùn)用懸掛的自動(dòng)傾斜控制(ATC)系統(tǒng),改變汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的傾斜度,利用地面對車輛的支持力在向心方向的分力,為車輛轉(zhuǎn)彎提供向心力。 與現(xiàn)有車輛的轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)對地面的摩擦力需求較小,地面適應(yīng)性增強(qiáng);轉(zhuǎn)彎時(shí)受力均衡,對車輪系統(tǒng)的磨損降低;人員在車上感覺不到側(cè)甩造成的不適,舒適性增強(qiáng);由于提高了地面對車輪的側(cè)向反作用力,使得車輛在同樣的地面上可以獲得更大的向心力,從而大大減小了車輛的轉(zhuǎn)彎半徑,也使得車輛的極限轉(zhuǎn)彎性能大為提高,提高了車輛的安全性。同時(shí),汽車可在高速過彎時(shí)無須急劇剎車降低車速,可以減少能源消耗。 雙平行四連桿控制及消除側(cè)滑量技術(shù)將車輛側(cè)傾轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)滑量的絕大部分消除。 采用單片機(jī)控制電機(jī)-絲桿構(gòu)成的執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)行駛車輛傾斜控制,響應(yīng)速度快,操作性好、靈活度高,結(jié)構(gòu)輕巧、成本低廉。 采用獨(dú)立的運(yùn)算控制器(AVR),運(yùn)算速度達(dá)到8M/S。響應(yīng)速度快、運(yùn)算準(zhǔn)確,有更好的靈活性。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2008年廣東省電子設(shè)計(jì)競賽“廣新東方杯”汽車電子專題競賽 廣東省教育廳主辦 一等獎(jiǎng) 2009年 第十屆“挑戰(zhàn)杯”廣東大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽 廣東省團(tuán)委主辦 一等獎(jiǎng) 2009年 “挑戰(zhàn)杯”校內(nèi)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽 校團(tuán)委主辦 二等獎(jiǎng)

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品、模型、現(xiàn)場演示、圖片、錄像、樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

應(yīng)用ATC(自動(dòng)傾斜控制技術(shù))的車輛,基于其獨(dú)特的懸架結(jié)構(gòu),在轉(zhuǎn)彎側(cè)傾時(shí),利用地面對車輛的支持力在向心方向的分力,增大轉(zhuǎn)彎所需的向心力。轉(zhuǎn)彎時(shí)速度越快,其車體傾斜越大,車體側(cè)傾所提供的向心力也越大。 本系統(tǒng)采用外露式懸掛系統(tǒng),搭配可以在彎道中自動(dòng)依照向心加速度進(jìn)行傾斜的車身結(jié)構(gòu),使得車輪在彎道上始終保持同直線行駛時(shí)與地面接觸的面積,這樣一來汽車可在高速過彎時(shí)無須降低車速。同時(shí),像摩托車一樣用自身的傾斜去抵消轉(zhuǎn)向時(shí)的離心作用的設(shè)計(jì)使得駕駛者的舒適性大為提高。 國內(nèi)暫時(shí)還沒有此類汽車的相關(guān)報(bào)道,但是其卓越的高速轉(zhuǎn)彎性能、更好的安全性和舒適性等優(yōu)點(diǎn),使其擁有了極其強(qiáng)大的市場競爭力。 本類產(chǎn)品目前的市場占有率幾乎為零,有廣闊的市場空間。因此吸引了包括梅塞德斯-奔馳、意大利APRILIA機(jī)車、TVG等大公司爭相開發(fā)。如果先于以上公司推出量產(chǎn)版的產(chǎn)品(無論是在國內(nèi)還是在國外),不僅可以搶占本類汽車的市場,還可以大大擴(kuò)大生產(chǎn)商的影響力。

同類課題研究水平概述

奔馳公司于1997年法蘭克福車展上推出了一款Vision F300 Life Jet三輪概念車。 F300車長3950毫米,寬1730毫米,高1530毫米,最高時(shí)速211km/h。F300最核心的技術(shù)就是ATC(Active Tilt Control自動(dòng)傾斜控制技術(shù))。系統(tǒng)由電力系統(tǒng),液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)組成,通過傳感器采樣行駛狀態(tài)和路面情況,單片機(jī)對偏航角度,縱向車速,加速度,方向盤轉(zhuǎn)向角和前輪液壓氣缸的位置都可自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。類似摩托車,在過彎時(shí)速度越快,側(cè)傾越大。 除此之外,還有阿納海姆AFVI大展上展出的那羅概念車,同樣是運(yùn)用了主動(dòng)傾斜技術(shù),那羅車通過計(jì)算車速和轉(zhuǎn)彎角度,會(huì)自動(dòng)調(diào)整輪胎和車身的傾斜方向和角度。 2008年Automotive X Prize大賽中,出現(xiàn)了一款可在彎道車身傾斜的四輪小車TVA Gazelle,成為了矚目的焦點(diǎn).TVA原廠表示,這輛概念車與傳統(tǒng)汽車采用一樣的四輪配置。類似于賽車的外露式懸吊結(jié)構(gòu),搭配可以在彎道中自動(dòng)依照離心力與加速度進(jìn)行傾斜的車身結(jié)構(gòu),使得車輪在彎道上始終保持同直線行駛時(shí)與地面接觸的面積,這樣TVA在高速過彎時(shí)無須降低車速。 國內(nèi)暫時(shí)還沒有此類汽車的相關(guān)報(bào)道。
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