基本信息
- 项目名称：
- 基于自动倾斜控制（ATC）技术的新型概念车
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该系统通过对汽车转弯安全的分析，运用悬挂的自动倾斜控制（ATC）系统，改变汽车转弯时的倾斜度，利用地面对车辆的支持力在向心方向的分力，为车辆转弯提供向心力。经实际测试，该系统能够有效地控制车体倾斜，且响应速度快（响应时间低于0.1s），计算准确率高（出错率低于1%），不会出现晃动及摇摆。
- 详细介绍：
- 本系统为提高车辆在转弯过程中的安全性、舒适性，增强车辆对地面的适应性，减小转弯半径和转弯时的能量损失，防止车辆侧翻而设计。 自然界中无论是奔跑还是飞翔的动物，转弯时都是主动向心倾斜的，而普通汽车由于惯性作用，转弯时会离心倾斜，使乘员产生强烈的外甩感觉，舒适度较差。 本概念车通过自动倾斜控制（ATC）系统，采集车速、前轮转弯角度和地面倾斜度等参数，并计算出最适合的侧倾角，自动地控制双平行四连杆机构，调整车轮和车身的倾斜方向和角度，利用地面对车辆的支持力在向心方向的分力，为车辆转弯提供更大的向心力。 该系统可以很好地提高车辆的转弯性能，不仅大大减小车辆的转弯半径，而且非常有利于车辆高速转弯。由于车身的倾斜，使得乘员所受外力始终垂直车辆向下，使车辆转弯时的舒适性大为提高。倾斜转弯方式使得本车在转弯时比普通汽车拥有了更大的立地面积，降低了车体侧翻的危险。 经实际测试，该系统能够有效地控制车体倾斜，响应时间少于0.1S，倾斜度计算精确到0.1°，控制误差小于1°，最大侧倾角可达32°。安全模式会在危险状况下自动开启，以保护人员和车辆。此外，系统还拥有程序错误诊断以及自我修复功能，极大地提高了系统的安全性。 该作品的设计完全由学生耗费1年多时间独立完成，成果具有完全自主知识产权。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本系统为提高车辆在转弯过程中的安全性、舒适性，增强车辆对地面的适应性，减小转弯半径，减小转弯时的能量损失，防止车辆侧翻而设计。 本系统通过对汽车转弯安全的分析，运用悬挂的自动倾斜控制（ATC）系统，改变汽车转弯时的倾斜度，利用地面对车辆的支持力在向心方向的分力，为车辆转弯提供向心力。 关键技术: Active Tilt Control自动倾斜控制技术、双平行四连杆平行控制技术、双平行四连杆消除侧滑量技术、NARROW式悬挂系统、路面倾斜自适应技术、独立悬架设计、PWM控制技术、AVR单片机、高速运算算法设计、非接触精确测速。 主要技术指标： 转向角测量精度：<0.1° 加速度计算精度：<0.01N/kg 车身准确倾斜度：<0.5° 是否考虑路面倾斜：是 运算速度：8M/S 反应周期：<0.005S 液晶显示语言：中文 安全模式：有 安全模式工作方式：限制操作+警报 安全模式反应时间：<0.05S 最小转弯半径：4.4m 最大侧倾角：33° 最大向心加速度（无摩擦情况下）6.124m/S2 连杆机构角度变化范围：32°-122°
科学性、先进性
- 该系统通过对汽车转弯安全的分析，运用悬挂的自动倾斜控制（ATC）系统，改变汽车转弯时的倾斜度，利用地面对车辆的支持力在向心方向的分力，为车辆转弯提供向心力。 与现有车辆的转弯系统相比，本系统对地面的摩擦力需求较小，地面适应性增强；转弯时受力均衡，对车轮系统的磨损降低；人员在车上感觉不到侧甩造成的不适，舒适性增强；由于提高了地面对车轮的侧向反作用力，使得车辆在同样的地面上可以获得更大的向心力，从而大大减小了车辆的转弯半径，也使得车辆的极限转弯性能大为提高，提高了车辆的安全性。同时，汽车可在高速过弯时无须急剧刹车降低车速，可以减少能源消耗。 双平行四连杆控制及消除侧滑量技术将车辆侧倾转弯时的侧滑量的绝大部分消除。 采用单片机控制电机-丝杆构成的执行机构,实现行驶车辆倾斜控制，响应速度快，操作性好、灵活度高，结构轻巧、成本低廉。 采用独立的运算控制器（AVR），运算速度达到8M/S。响应速度快、运算准确，有更好的灵活性。
获奖情况及鉴定结果
- 2008年广东省电子设计竞赛“广新东方杯”汽车电子专题竞赛 广东省教育厅主办 一等奖 2009年 第十届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛 广东省团委主办 一等奖 2009年 “挑战杯”校内大学生课外学术科技作品竞赛 校团委主办 二等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
作品可展示的形式
- 实物、产品、模型、现场演示、图片、录像、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 应用ATC（自动倾斜控制技术）的车辆，基于其独特的悬架结构，在转弯侧倾时，利用地面对车辆的支持力在向心方向的分力，增大转弯所需的向心力。转弯时速度越快，其车体倾斜越大，车体侧倾所提供的向心力也越大。 本系统采用外露式悬挂系统，搭配可以在弯道中自动依照向心加速度进行倾斜的车身结构，使得车轮在弯道上始终保持同直线行驶时与地面接触的面积，这样一来汽车可在高速过弯时无须降低车速。同时，像摩托车一样用自身的倾斜去抵消转向时的离心作用的设计使得驾驶者的舒适性大为提高。 国内暂时还没有此类汽车的相关报道，但是其卓越的高速转弯性能、更好的安全性和舒适性等优点，使其拥有了极其强大的市场竞争力。 本类产品目前的市场占有率几乎为零，有广阔的市场空间。因此吸引了包括梅塞德斯-奔驰、意大利APRILIA机车、TVG等大公司争相开发。如果先于以上公司推出量产版的产品（无论是在国内还是在国外），不仅可以抢占本类汽车的市场，还可以大大扩大生产商的影响力。
同类课题研究水平概述
- 奔驰公司于1997年法兰克福车展上推出了一款Vision F300 Life Jet三轮概念车。 F300车长3950毫米，宽1730毫米，高1530毫米，最高时速211km/h。F300最核心的技术就是ATC（Active Tilt Control自动倾斜控制技术）。系统由电力系统，液压系统和机械系统组成，通过传感器采样行驶状态和路面情况，单片机对偏航角度，纵向车速，加速度，方向盘转向角和前轮液压气缸的位置都可自动进行调整。类似摩托车，在过弯时速度越快，侧倾越大。 除此之外，还有阿纳海姆AFVI大展上展出的那罗概念车，同样是运用了主动倾斜技术，那罗车通过计算车速和转弯角度，会自动调整轮胎和车身的倾斜方向和角度。 2008年Automotive X Prize大赛中，出现了一款可在弯道车身倾斜的四轮小车TVA Gazelle，成为了瞩目的焦点.TVA原厂表示，这辆概念车与传统汽车采用一样的四轮配置。类似于赛车的外露式悬吊结构，搭配可以在弯道中自动依照离心力与加速度进行倾斜的车身结构，使得车轮在弯道上始终保持同直线行驶时与地面接触的面积，这样TVA在高速过弯时无须降低车速。 国内暂时还没有此类汽车的相关报道。
