汽車安全與節能國家重點實驗室

汽車安全與節能國家重點實驗室

汽車安全與節能國家重點實驗室是國家計委利用世行貸款建設的七十五個國家重點實驗室之一。實驗室依託清華大學,涵蓋車輛工程、動力機械及工程兩個國家重點學科。1989年經國家計委批准立項,1995年11月通過國家驗收正式開放運行。1998年、2003年先後順利通過由教育部、科技部組織的國家重點實驗室評估。

簡介

汽車安全與節能國家重點實驗室汽車安全與節能國家重點實驗室

車安全與節能國家重點實驗室依託清華大學,是國家計委利用世行貸款建設的七十五個國家重點實驗室之一。本實驗室於1989年經國家計委批准立項,1995年11月通過國家驗收並正式運行和對外開放。1997年、2003、2008年先後順利通過了由教育部或科技部組織的國家重點實驗室評估。實驗室現任學術委員會主任為中國工程院院士柳百成教授,實驗室主任為清華大學汽車工程系歐陽明高教授。

現有固定編制人員62人,其中教授23人(含中國工程院院士1人、長江學者2人、傑出青年基金獲得者1人),具有博士學位者46人。目前在站博士後38名,在讀博士生104名,碩士生175名,留學生16名,還有數十名訪問學者在實驗室工作。

汽車是現代工業文明的標誌,也是國民經濟的支柱產業。然而交通事故引發人員傷亡和財產損失、大量的燃用石油基燃料消耗使全球性能源問題日趨尖銳;汽車排放物中的有害成分嚴重危害人體健康,是大氣環境污染與溫室效應的重要來源。因此,汽車的行駛安全性、節約能源環境保護問題一直是近幾十年來國際汽車產業和科技發展的三大主題。

圍繞汽車的“安全、節能、環保”三大主題以及我國國民經濟發展中的重大需求,實驗室自創建以來,瞄準國際前沿、國家目標,定位於汽車工業共性關鍵基礎技術、汽車工程交叉學科基礎理論、汽車領域巨觀發展基本問題,致力於綠色化、智慧型化的生態汽車的研究與發展,逐步形成了自己的優勢領域和特色。

在依託單位清華大學的有力支持下,實驗室將緊密結合國家的戰略目標,開展創新的基礎研究與技術開發,為實現我國從汽車生產大國向汽車技術強國的轉型作出更大貢獻。

學術委員會

學術委員會學術委員會

學術委員會成員名單

姓 名職 稱委員會職務工作單位
柳百成教授主任清華大學
倪維斗教授副主任清華大學
郭孔輝教授副主任吉林大學
盧秉恆教授副主任西安交通大學
鍾志華教授副主任湖南大學
董 揚高工委員中國汽車工業協會
林忠欽教授委員上海交通大學
孫逢春教授委員北京理工大學
汪大總研究員委員北京汽車工業控股有限責任公司
王 維研究員委員交通部公路科學研究所
姚春德教授委員天津大學
余卓平教授委員同濟大學
張進華高工委員中國汽車工程學會
趙福全高工委員浙江吉利汽車研究院
歐陽明高教授委員清華大學
宋 健教授委員清華大學

研究方向

汽車被動安全性汽車被動安全性

一、汽車被動安全性
1、本室最先在國內開展汽車碰撞安全研究,自行設計建成了既符合國情又有特色的汽車碰撞試驗台及測試分析處理系統,填補了國內在碰撞試驗研究和測試分析技術方面的空白,在國內率先開展汽車正面碰撞、側面碰撞、行人碰撞安全性研究,形成了比較系統的設計理論和方法。2000年本室的碰撞實驗室通過了中國國家實驗室認可委員會(CNACL)實驗室認可/計量認證二合一評審,並獲得了國家經貿委車輛檢測授權。近年來又將汽車碰撞安全和乘員保護理論拓展套用到神舟飛船返回艙乘員抗著陸衝擊保護、以及水下艦員抗非接觸爆炸衝擊防護的研究。通過國際合作開展了系統的行人保護研究,在國內正逐步形成研究前沿。
2、通過對大量的交通事故開展系統的研究,形成了事故再現理論與方法、事故現場勘查與場景再現、事故車輛技術分析及交通安全評估等特色研究方向,已成為北京市公安交通管理局的交通事故車速鑑定委託單位。
3、在滿足汽車被動安全性等性能要求的前提下,近年來還在車輛結構輕量化領域開展了系統深入的研究,並面向國防需求開展了特種汽車設計等研究工作。

二、汽車主動安全方向
1、在汽車動力學與控制、汽車振動與噪聲控制、智慧型汽車與智慧型交通和駕駛行為感知與輔助系統等領域開展前沿課題研究。
2、在液壓及氣壓防抱死制動系統(ABS)方面,創新地提出了以制動器耗散功率最大為目標的ABS控制理論和控制方法,建立了具有自主智慧財產權的ABS創新設計平台,將ABS與整車的匹配時間從傳統的一年半到兩年縮短到半年到一年。相關技術已實現規模產業化。

3、在輪胎動力學研究上,建立了利用輪胎模態參數描述胎體變形的高度解析模型,被國際權威專著兩次引用,能高精度計算輪胎靜、穩態性能,高速動態模擬結果也較好。

4、在智慧型汽車方面,開展了行駛環境感知及系統建模、行駛安全輔助控制系統等關鍵技術研究,開發了國內第一台基於ITS的智慧型安全輔助系統的實驗樣車;開展了駕駛員狀態及意圖識別技術、駕駛員行為分析與建模仿真、汽車智慧型安全技術與人機互動界面等研究。

5、在車載導航研究中,開發的導航電子地圖模型、地圖增量機制、長距離尋路等研究成果,已套用於國內領先的導航產品。

6、在汽車轉向輪擺振,制動器和動力傳動系的振動與噪聲,以及包括動力總成懸置等在內的各分總成系統的減振設計理論與技術,人體振動特性及車輛平順性、以及整車的振動與噪聲控制等方面開展了長期的研究。

7、關於制動器噪聲的研究,揭示了系統存在的摩擦閉環耦合環節導致自激振動噪聲的機理,建立了鼓式制動器高低頻及盤式制動器高頻模型,提出了系統的分析和解決方法,並成功解決了若干汽車制動器尖叫問題。

8、基於衍射聲全息和三維隨機陣列等技術,創建了高速行駛汽車的噪聲源綜合識別理論體系,提出了整車總成噪聲限值分配設計方法,開發了基於目標噪聲的吸聲結構設計、吸聲效果現場測試以及消聲器匹配設計等多項關鍵技術。

科研設備

科研設備科研設備

FEV控制器仿真系統、加速度感測器、汽車整車提昇平台系統、數據採集器、車載氣耗測試系統、質量流量計、自動變速器、燃料電池測試負載系統、高壓氫氣系統模擬裝置、氣體排放檢測儀、車輛穩定仿真控制器、功率分析儀、動態測功系統、數字示波器、乾體式溫度校驗儀、一體化採集儀、異步電機控制器、發動機排放分析系統、功率分析儀、 水力測功機、高速攝象機、垂直陀螺儀、車載實驗系統;

燃油數量流量測量系統、非接觸五輪儀、邏輯分析儀、 發動機動態試驗台、非接觸式車速儀、燃料電池動力系統性能評價試驗台、電液模態激振系統、燃料電池堆測試裝置、網路仿真測試系統、氫氣壓縮機、燃料電池測試系統、發動機集成試驗系統、數據採集儀、數字功率計、空氣增濕器、氫氣流量計數字螢光示波器、控制系統仿真平台、轉矩感測器、隔膜氫氣壓縮機、移動數據採集儀、CAN數據採集系統、功率處理系統、部分流顆粒採集器、汽車操縱穩定性測試儀、紋影儀、壓力測量系統、燃燒壓力測量儀;

電動車輛電池測試系統、數據採集系統、示波記錄儀、數字壓力測量儀、電荷放大器、車速測量儀、牽引系統、氣相色譜儀、示波器、起動電機發動機、汽車轉向測試儀、空燃比分析儀、電渦流測功機、示波器、高速數據採集儀、 實時仿真系統、ABS車載數據採集系統、電傳動系統、振動應變數據採集系統、氣體排放分析系統、尾氣連續測試分析儀、行人腿形碰撞器、HCNG發動機實驗系統、燃料電池堆測試負載、汽車底盤測功機、流量計、氫氣秤重管理系統、高速射像分析系統、電液振動台、動態分析儀、電力測功器、LMS測試分析系統、Xcite電液激振器、發動機排氣分析儀、電池測試系統、汽車力學參數實驗台

主要研究成果

汽車輪胎力學等基礎理論的研究汽車輪胎力學等基礎理論的研究

1、開展了汽車發動機控制系統研究,解決了車用柴油發動機電子控制系統的一系列關鍵技術,發明了新型電控柴油噴射系統、ECU軟硬體及其匹配標定技術,開發了新型電控柴油動力系統系列產品。該項成果榮獲2007年度國家技術發明二等獎。

2、開展了汽車系統動力學與控制、汽車輪胎力學等基礎理論的研究,在汽車防抱制動系統(ABS)、牽引力控制系統(TCS)、汽車動態穩定性控制系統(ESP)、智慧型汽車電控與車輛導航等關鍵技術的研發方面取得了一系列重大突破。相關研究成果獲得了汽車工業科技進步一等獎,培養了中國汽車工程領域唯一1名全國百篇優秀博士論文獲得者。

3、率先在國內開展汽車碰撞安全性研究,形成了試驗測試與模擬計算緊密結合的比較系統化的設計理論和方法,在汽車碰撞結構耐撞性設計與乘員保護、行人碰撞安全保護、事故再現等研究領域取得了一系列成果,並套用於載人飛船著陸、艦艇乘員爆炸防護等領域。相關研究成果獲國家科技進步二等獎和汽車工業科技進步一等獎。

4、針對新能源汽車的耐久性、安全性和經濟性,開展了系統深入的研究,在國內外率先提出並研製成功了以能量混合型燃料電池氫-電混合動力系統為代表的,由純電驅動系統、儲能系統和油-電、氣-電、氫-電不同形式車載發電系統組成的城市客車多能源一體化混合動力系統,研製了我國第一輛燃料電池城市客車。研發成果受到國際高度重視,美國能源部長、歐盟科技部長、全球環境基金會主席先後專程來訪,給予高度評價。國際氫能與燃料電池界著名雜誌“The Hydrogen & Fuel Cell Letter”發表長篇文章給予評論。

5、深入開展了車用發動機燃燒與流動基礎研究,針對均質混合氣壓縮著火(HCCI)燃燒時著火相位和燃燒速率難以控制的根本問題,在國際上較早地獨立提出並形成了獨具特色的ASSCI(火花輔助分層壓燃)燃燒系統。開展了渦輪增壓器鏇渦分離流動控制研究,將增壓技術由第一代附著渦流型發展到第二代可控渦流型階段,設計出中國第一個車用跨聲速增壓器。研究成果已套用於軍用柴油動力系統。

學術交流

歐陽明高教授在2009 FISITA峰會上發表演講Prof. Ouyang Minggao made a speech at the 2009 FISITA World Automotive Summit.歐陽明高教授在2009 FISITA峰會上發表演講 Prof. Ouyang Minggao made a speech at the 2009 FISITA World Automotive Summit.

一、出訪進修
近幾年,通過出國考察訪問、講學、參加國際學術會議、派出教師到國外大學(如加州伯克利大學、加州聖地亞哥大學、慕尼黑工業大學、普渡大學等)進行短期學習和學術交流等活動,我室教師們增進了對外國科技和工業界的了解,建立了多方面的國際合作渠道,有效地促進了我們的科研和教育工作的發展。

近年來與通用、日產、福特豐田、德爾福、大眾、賓士、五十鈴、本田、日本國立交通安全研究所、亞琛工業大學等也保持了廣泛的合作交流。

2007-2010年承擔本室批准的開放基金課題的客座人員中,有9名分別來自日本、韓國、美國、加拿大、荷蘭和法國。

二、國際學術會議
“國際清潔柴油機技術與生物燃料套用”高層技術論壇(與康明斯(中國)投資有限公司聯合舉辦) 2009.05 北京

汽車排氣後處理技術研討會(清華-美國西南研究院-油品分會) 2007.10 北京

國際智慧型交通先進技術研討會(清華大學、日本東京大學ITS中心、法國國立交通與安全研究院INRETS及瑞士洛桑理工學院EPFL) 2007.10 北京
清華大學-法國標緻雪鐵龍集團公司“中國及全球發展的共用平台政策”研討會 2006.11 北京
北京2006內燃機可持續發展論壇暨第二屆中國汽車動力系統國際論壇 2006.04 北京
第12屆清華大學-豐田汽車公司先進汽車技術研討會 2005.12 北京
第11屆清華大學-豐田汽車公司先進汽車技術研討會 2004.12 北京

第一屆中國汽車動力系統國際論壇 2004.04 北京

學術交流學術交流

三、國際會議特邀報告
2009 李顯君 PICMET'09 Conference 美國 Empirical analysis on the evolution of technological capability in China’s automotive firms
2009 周青 代表東方人體身材的碰撞假人開發——日中韓研討會 日本 8歲兒童碰撞假人有限元模型開發
2009 侯之超 3rd International Conference on Integrity, Reliability & Failure 葡萄牙 Research on methods for eigen-solution of serpentine belt drive systems
2009 侯之超 13th Asia-Pacific Vibration Conference 紐西蘭 Research on models about apparent mass for seated human body subjected to vertical vibration
2009 成波 IEEE Intelligent Vehicles Symposium 日本
An on-board system for detecting driver drowsiness based on multi-Sensor data fusion using Dempster-Shafer Theory
2007 李克強 JSAE Active Safety Committee 日本 ASV research activities in China
2007 歐陽明高 EFV會議 日本 Chinese automotive energy and powertrain development strategy and research progress in Tsinghua University
2007 歐陽明高 國際清潔汽車技術創新發展論壇 北京 中國節能與新能源汽車研發進展
2006 宋健 中國汽車安全國際研討會 北京 新型防抱制動系統技術研究與開發
2006 李一兵 第二屆中國國際智慧型交通論壇 北京 交通事故的深入數據分析及其套用
2005 歐陽明高 ACT會議 日本 Chinese hydrogen fuel cell vehicle research progress
2004 李克強 AVEC Workshop 日本 Modeling and control of nonlinear systems for vehicular stop and go cruise control
2004 歐陽明高 IPHE會議 冰島 Demonstration of hydrogen fuel cell city bus in China

獲獎

2009年,單位,低噪聲汽車的理論方法、關鍵技術及工程套用,中國汽車工業科學技術進步獎一等獎 連小珉鄭四發楊殿閣

2009年,單位,混合動力城市客車節能減排關鍵技術,國家科學技術進步獎二等獎 張俊智,陳彬等

2009年,個人,中國汽車工業優秀青年科技人才獎,人才獎 張俊智
2009年,個人,茅以升北京青年科技獎,青年科技獎 張俊智

所獲專利

所獲專利所獲專利

時間: 2009.5.27 類 別: 發明專利
名 稱: 電動汽車混合制動系統 負責人: 張俊智、李波、薛俊亮
時間: 2009.4.22 類 別: 發明專利
名 稱: 一種全輪驅動的電驅動車輛運動參數的測試方法 負責人: 羅禹貢、鄒廣才、李克強、連小珉、楊殿閣、鄭四發、王建強
時間: 2009.5.27 類 別: 發明專利
名 稱: 基於標準電池模型的鎳氫動力電池荷電狀態的估計方法 負責人:林成濤,田光宇,仇斌陳全世,韓曉東

時間: 2009.5.27 類 別: 發明專利
名稱: 一種目標車換道工況下的快速識別方法 負責人: 李克強、郭磊、王建強、劉志峰、羅禹貢、連小珉
時間: 2009.5.27 類 別: 發明專利
名稱: 一種基於TTCAN的燃料電池汽車整車通訊網路測試系統負責人: 包磊;徐梁飛;華劍鋒;盧蘭光;李建秋

著作

2009
汽車新型動力系統:構型、建模與控制
歐陽明高,李建秋,楊福源,盧蘭光
清華大學出版社

2007.8
先進電動汽車技術
陳全世等
化學工業出版社

2007.1
內燃機一維非定常流動
劉錚,張揚軍
清華大學出版社

2006
汽車理論(第四版)
余志生,夏群生,季學武
機械工業出版社

歷年大事記

汽車安全與節能國家重點實驗室汽車安全與節能國家重點實驗室

2007年
• 2007 年 1 月 18 日,汽車安全與節能國家重點實驗室第三屆學術委員會第三次會議在清華大學舉行。
• 2007年5月20日,中國內燃機學會油品與清潔燃料分會成立大會暨第一屆學術年會在北京西郊賓館舉行。來自國內內燃機、石油化工、環保業界的代表以及日本和美國的技術專家共 150 多人參加了此次會議。
• 2007年8 月,2007中國汽車安全技術國際研討會暨中國汽車工程學會第十屆汽車安全技術學術會議。
• 2007年10月14 日,國際智慧型交通先進技術研討會
• 2007年10 月,汽車排氣後處理技術研討會。
• 2007年11月8日,第十三屆中國電動車輛學術年會。

2006年
• 2006 年 1 月 18 日,汽車安全與節能國家重點實驗室第三屆學術委員會第二次會議在清華大學舉行。
• 2006年4月,北京2006內燃機可持續發展論壇暨第二屆中國汽車動力系統國際論壇在北京國際展覽中心順利召開。
• 2006年8月,2006中國汽車安全技術國際研討暨中國汽車工程學會第九屆汽車安全技術學術會議在北京京民大廈召開。
• 2006年11月,清華大學-法國標緻雪鐵龍集團公司“中國及全球發展的共用平台政策”研討會。
• 2006年12月21日,2006PHEV技術研討會。

2005年
• 2005年1月11日,汽車安全與節能國家重點實驗室第三屆學術委員會第一次會議在清華大學舉行。
• 2005年5月17日,第三屆中國汽車創新論壇在清華大學舉行,會議代表參觀我室。
• 2005年9月4日, 2005年度中國電動車輛學術會議。

2004年
• 2004年3月25日,我系老師參加了由科技部863計畫能源技術領域辦和863電動汽車重大科技專項辦公室組織的2004年電動汽車專項技術研討會(在北京召開)。
• 2004年3月27日,應歐盟駐華代表處和DG research 的邀請,歐陽明高教授和科技部石定寰秘書長一起赴比利時布魯賽爾訪問了歐盟總部。

2003年
• 2003年2月17日,清華大學王大中校長到汽車系了解燃料電池城市客車項目情況,參觀了各實驗室。
• 2003年7月10日,歐陽明高教授,倫景光教授,馬凡華博士,田光宇博士,程夕明博士等參加了UNDP-GEF中國燃料電池汽車商業化示範項目第二次工作會議。
• 2003年8月16日,北京市科委組織的“燃料電池公共汽車示範項目專家評審會”在清華大學汽車研究所召開。
• 2003年4月18日,美國西南研究院五位研究員在汽車樓二樓會議室與汽車系師生進行學術交流。
• 2003年4月,與美國TAKATA公司、日本五十鈴汽車公司、加拿大斯圖加特能源系統公司等開展合作研究,新增國際合作研究經費107.9萬元。
• 2003年4月,與美國威恩州立大學、日本國立交通安全環境研究所等繼續開展合作和學術交流或互派研究生與教師。
• 2003年與德國亞琛大學聯合培養研究生,並派青年教師進修。第一批合作培養的8名研究生已圓滿完成在德國的學習,並於2003年4月返回,現有10位研究生在德學習,2004年4月將再派10人;已有5位青年教師在德進修學習過。
• 2003年6月,我室又一批成員應邀擔任新一屆中國汽車工程學會和內燃機學會等學會領導職務。
• 2003年9月12日,燃料電池城市客車試驗平台車在第六屆中國北京國際科技產業博覽會上展出。
• 2003年12月10日,汽車安全與節能國家重點實驗室第二屆學術委員會第六次會議於在北京龍泉賓館舉行。

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