基于自动倾斜控制（ATC）技术的新型概念车.doc

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作品名称：基于自动倾斜控制（ATC）技术的新型概念车

前期工作报告

摘要：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0.1秒），计算准确率高（出错率低于1%），不会出现晃动及摇摆。

关键词：倾斜控制、转弯安全、车体倾斜、悬挂

目录

1.引言 20

2系统设计 21

2.1系统方案 21

2.2功能与指标 21

2.3数学模型 21

2.4硬件设计 24

2.4.1单片机系统比较 24

2.4.2测速模块方案比较 25

2.4.3测角度模块方案比较 27

2.4.4人机交互模块方案比较 27

2.4.5控制模块 28

2.5程序设计 28

2.5.1程序框图 28

2.5.2用指针解决变量和汉字显示问题 29

2.5.3 用A/D比较器和旋钮式变阻器来测量角度 29

2.5.4 高速计算 29

2.5.4自控安全模式 29

2.6机械部分 30

2.6.1倾斜实现模块 30

2.6.2转向模块 31

2.6.3控制实现模块 32

2.6.4驱动模块 33

2.7系统调试 34

3特色 35

4原创性声明 35

5附录： 36

附录1查新报告 36

附录2参考文献 36

附录3系统电路图（局部） 38

附录4程序源代码（部分） 39

1.引言

随着汽车行业的蓬勃发展，汽车的数量不断增长，交通事故的发生率也更加频繁，中国每年死于交通事故的人数高达10万人左右，占到全世界交通事故死亡人数的近1/10，上述数字的含义是中国每天有超过270人死于交通事故[1]。

面对生命无法承受之重，消费者选择将行车安全寄托在安全性能更高的车辆上。所以，当2006年C-NCAP（碰撞安全性能测试）一引进中国便受到社会的广泛关注，甚至一度C-NCAP的监测得分成为消费者认定汽车安全性能的主要参考依据，许多汽车厂家也用其来标榜自己的车辆安全性能如何出色。这使得已检测评价31款车型的C-NCAP成为中国车辆安全检测的行业标准，其公信力日益提高【1】。

但是即使C-NCAP的星级再高，汽车都是在被动的防范。它所指的安全性能是在抗撞击能力方面，是在事故中减少人员受伤，并不能主动的预防。主动的安全防范才是当今世界的主流。

数据显示，ESP技术能够对汽车进行主动的防范。2007年，世界ESP的装配率为26％【1】。

ESP能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，汽车在过度转向（转弯太急）时会产生甩尾，传感器感觉到滑动就会迅速制动前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。但是过弯速度过快时，汽车会因为轮胎的抓地力不足以提供足够的向心力而侧翻【2】。

而应用ATC（Active?Tilt?Control自动倾斜控制技术）【1】的车辆则不同，基于其独特的悬架结构，其可以在转弯时通过侧倾来提供所需的向心力，如图（1）所示。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，因而不会有侧翻的危险。【24】

根据报道，国外成功设计出两种概念车--那罗车以及一款自澳洲，可在弯道车身倾斜的四轮小车TVA?Gazelle【3】【4】。这两种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，如图（1）所示，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，可以减少能源消耗【4】。同时，在高速过弯的时候驾驶者因受到离心力，在普通汽车上乘客会感到不适，但是像摩托车一样用自身的倾斜去抵消转向的离心力的汽车设计不仅解决了车身不会在转弯时倾覆的安全问题，同时驾驶者的舒适性也大为提高【3】。因此，这种汽车将成为世界的主流。

国内暂时还没有此类汽车的相关报道，但是其狭小的体积，极低的排放，时尚的外形，安全的操控，更低的成本等等这些优点注定其成为未来汽车发展的主流。

而且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，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。

2系统设计

2.1系统方案

使用单片机实时扫描角度传感器，获得角度信息，通过测量方向盘转角，计算出汽车前轮的转向角（方向盘每转18°前转向轮转1°）。根据汽车的前后轴距和前轮的转向角，计算出汽车的转弯半径。根据汽车的车速和转弯半径计算出汽车转弯所需向心加速度。根据所需向