基本信息
- 项目名称：
- 辅助气动混合动力新概念汽车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品设计从提高车辆安全性出发，设计了主动控制的辅助空气动力装置来增强运行中的稳定性和操控性。同时构建车载智能救助系统，在车辆出现交通事故时能够自动急救呼叫，实现快速救援。
- 详细介绍：
- 本作品设计从提高车辆安全性出发，设计主动控制的辅助空气动力装置来增强运行中的稳定性和操控性。同时构建车载智能救助系统，在车辆出现交通事故时能够自动急救呼叫，实现快速救援。 （1）主动控制辅助空气动力系统 由于车辆在加减速、转弯以及高速运行时，车辆本身重心和着力点无法完全重合，导致车辆的动态控制过程中缺乏稳定性而易发生交通事故。在传统的车辆设计中通常采用尾部的扰流板来增强车辆高速运行时的稳定性，通过悬架的主动倾斜实现转弯时的增稳。此外，车辆在高速行驶中的紧急制动过程，由于普通的轮式刹车在刹车距离上无法满足安全要求，尤其在路面条件较差的情况下易导致交通事故。虽然，ABS系统的引入能够提高刹车效率、增强刹车过程中车辆的控制性能，但其仍旧无法避免行驶在湿滑路面上时刹车距离的增长，因而存在湿滑路面刹车的隐患。 本设计在传统的动力系统上增加辅助空气动力装置，通过矢量喷管调节尾流，来提高车辆高速运行、加减速及小角度转弯时的稳定性和操控性，提高车辆的加速性能以及有效缩短刹车距离、降低轮胎磨损。因为采用主动控制的辅助空气动力装置，其能够适应复杂的路面情况，从而避免湿滑路面性能的降低。本设计所提出的车辆主动稳定控制和主动刹车控制，将空气动力学融入车辆控制中，能够有效地提高车辆运行过程中的操控性和稳定性，从而保障车辆和人员的安全。 （2）车载智能救助系统 交通事故的发生虽然可以通过增强车辆和人员安全性来减少，但却是不可避免的。当车辆发生交通事故时，往往导致人员无自救能力，从而拖延救助时间、错过最佳的抢救时机。本方案设计车辆智能救助系统，通过实时感知车辆的运行特征以及驾驶人员的生命特征，自动进行交通事故的判断，从而能够及时地向急救部门和公安部门报警，详细反映事发地点的信息，便于及时进行综合救援。
作品图片
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
- 作品设计目的： 本作品设计从提高车辆安全性出发，设计主动控制的辅助空气动力装置来增强运行中的稳定性和操控性。同时构建车载智能救助系统，在车辆出现交通事故时能够自动急救呼叫，实现快速救援。 作品设计的基本思路： 本作品设计紧扣车辆安全，从前期安全规划的辅助动力主动增稳设计到后期安全的交通事故智能救助系统，具体设计思路分为以下两大部分： （1）主动控制辅助空气动力系统 通过在车辆传统的动力系统基础上，增加特殊设计的前后贯穿的内涵道空气发动机，通过调节气流速度和气流方向，通过智能高效控制算法来辅助轮式驱动，使得汽车的重心与汽车所受合力的着力点接近或者重合，以达到行驶过程中的高稳定性。 （2）车载智能救助系统 通过设计车载智能救助系统，将车载GPS信息、车辆状况信息以及人员生命特征信息相融合，进行智能判断，在危险条件下进行驾驶人提醒和自动报警及急救的呼叫。 创新点及关键技术： （1）将空气动力系统作为辅助动力装置引入车辆的动力系统中，采用主动控制的思路实现车辆动态运行过程中的稳定性，从而提高车辆和驾驶人员的安全。 （2）将车载GPS定位信息与车辆状况信息及驾驶人员生命特征信息相融合，经过智能判断实现恶劣驾驶状况的自动提醒和危险条件下自动报警和急救呼叫。 主要技术指标： （1）起动加速度>=5m/s2 （2）刹车加速度>=3.5m/s2 （3）延迟报警时间<=60s （4）精确定位半径<=15m
科学性、先进性
- 该作品通过引入主动控制辅助空气动力系统，能够在车辆动态运行过程时，从调节矢量喷口的角度实现车辆的稳定运行，相对于目前采用的车体倾斜控制具有更加优良的控制性能，并且在高速运行时控制灵敏。辅助动力系统所提供的紧急制动功能，相比常规轮式刹车，能够有效缩短刹车距离，同时具备广泛的适应性，能够在各种恶劣的路面条件下可靠实现。 该作品所设计的智能救助系统，将车辆状况监控、驾驶人生命信息采集以及GPS信息相融合，进行综合判断，实现在危险状况下的自动报警和紧急呼救功能，避免传统的多结构、多系统设计。
获奖情况及鉴定结果
- 1.西北工业大学第十三届“三航杯”大学生 课外学术科技作品竞赛获奖 2.全球社会创业（GSVC）大赛西北赛区入围奖
作品所处阶段
- 实验室模型原理调试阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- ■模型■现场演示■图片■录像
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
- 技术特点和优势： 1.将空气动力系统引入车辆动力系统中，增强车辆动态运行中的稳定性，这种设计思路为车辆的主动稳定性控制提供了更多的控制维度， 2.以空气动力系统来实现紧急制动功能，其特点在于能够在瞬间提供大的推力实现车辆制动，缩短刹车距离。 3.将车辆、人员以及地理信息相融合，提供全方位的信息来进行智能判断，给驾驶员提供警示信息，同时在危险状况下实施自动救助。 市场及经济效应分析： 从市场方面分析，车体倾斜控制实现转弯控制已经有相关的应用，说明了快速转弯控制的需求，而其稳定控制更是众所期待的。因而，采用辅助动力来实现转弯的稳定性控制具备一定的市场价值。而制动技术的发展一直不缺乏市场，ABS的广泛应用就可以反映。采用辅助动力实现快速制动，能够与轮式ABS制动相辅相成，有效增强刹车过程的安全性，因而市场价值广阔。多信息融合的智能救助系统正是符合了现在控制技术智能化、集成化的发展方向，对于推动市场向更加自动化方向发展具有重要意义。
同类课题研究水平概述
- 目前，国外最先进的是DSC动态稳定控制系统性能类似德国博世公司的ESP（电子稳定系统），可在汽车高速运动时提供良好的操控性，防止车辆发生甩尾或者漂移现象。 例如：宝马7系列中标准配制的DSC动态稳定控制系统现在移植到了5系列车型，DSC动态牵引控制尤其有利于改善复杂条件下的牵引力，进行更个性化的运动型动感驾驶调整。剧烈操控动作、转弯时车辆即将失稳、特别是在湿滑路面的行驶时，在DSC的帮助下，行驶安全性均得到明显提高。 辅助气动混合动力新概念汽车采用基于智能刹车板的刹车系统和辅助空气动力刹车，使刹车系统更加适用于电动汽车，在轻刹和点刹时完全利用回馈系统，急刹车可以调节脉冲次数，然后采用辅助空气动力的急刹车更具有明显的优势，缩短了刹车距离，在接近碰撞的时候形成气垫，更进一步的降低了车与车，车与人的碰撞损失。目前关于此种气动辅助动力来实现车辆稳定控制和辅助刹车的研究尚未见公开报道。
