迄今为止,科技部在全国共设国家重点实验室181个。我认为其中与汽车技术和汽车工程直接有关的有3个,它们分别是汽车安全与节能国家重点实验室、汽车动态模拟国家重点实验室和内燃机燃烧学国家重点实验室。各实验室详细介绍如下(次序系随即排列):
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汽车安全与节能国家重点实验室
汽车安全与节能国家重点实验室依托清华大学,是国家计委利用世行贷款建设的七十五个国家重点实验室之一。1989年该重点实验室经国家计委批准立项,1993年基建工程竣工,1995年11月通过国家验收正式运行和对外开放。1998年在由教育部组织的高等学校国家重点实验室的评估中以较好成绩通过。
汽车安全与节能国家重点实验室始终围绕汽车安全、节能、环保三大主题,瞄准国际前沿、国家目标,定位于汽车工业共性关键基础技术、汽车工程交叉学科基础理论、汽车领域宏观发展基本问题,致力于
绿化、智能化的生态汽车的研究与发展。经过七年来的艰苦努力,逐步形成了自己的优势领域和研究特。主要包括:汽车主动与被动安全性(碰撞安全性、制动安全性、主动避撞与智能交通),新能源汽车(纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车以及代用燃料汽车),汽车环保技术(汽车排气污染控制、汽车噪声控制、汽车绿设计与制造)。
该国家重点实验室实行学术委员会领导下的主任负责制,学术委员会由20位国内汽车行业著名学者和资深专家组成,学术委员会主任为邬惠乐教授,副主任为郭孔辉院士、倪维斗院士、蒋德明教授和郭少平教授。现任重点实验室主任为清华大学汽车工程系欧阳明高教授,副主任为王建昕教授、陈全世教授和宋健教授。实验室现有固定人员30人,其中中青年教授、博士生导师14人,长江学者特聘教授、跨世纪人才2人,中国汽车工业杰出人才2人,还有百余名研究生、二十多名博士后和访问学者常年在此工作。
该国家重点实验室自成立以来积极承担国家科技攻关项目和部委、企业的科研项目,在国家“八五”和“九五”计划中共承担科技攻关项目20项,部委课题和横向合作课题100多项。“八五”期间,作为总体协调负责单位与一汽、二汽等单位共同承担了“汽车电子控制技术”国家科技攻关项目。“九五”期间,又承担了“汽车电子控制技术”攻关项目中有关电控柴油喷射、ABS及安全气袋等5个攻关课题。在“电动车关键技术研究”“八五”攻关项目中,该实验室是6个联合攻关单位的总负责单位,此项目在“九五”期间又列为国家重点项目。2001年度共承担各类科研项目74项,科研经费达1500万元。
目前,该实验室在国家“十五”863 《电动汽车》重大专项中,作为牵头单位承担了“燃料电池城市客车”项目,该项目以开发新一代燃料电池汽车技术平台,并实现在北京公共交通运行示范为目标,全国有近30家单位参加该项目,进展顺利。此外该实验室还作为主要单位参加了863 《电动汽车》重大项目中“混合动力电动汽车开发”和“纯电池电动汽车开发”项目。还承担了863智能交通领域1个课题和资源与环境领域3个子课题。作为建议单位之一的“973 ”能源领域项目1个已获批准,承担了其中的3个子课题。在汽车学科科研取得实质性进展的同时,根据国家航天和国防工业发展的需要,该实验室将研究领域适当向国防和其它运载工具领域延伸,承担了“神州号”飞船回落撞击试验与仿真研究等4项国防军工课题。此外,还有十余项国际合作项目正在进行。
汽车安全与节能国家重点实验室自1995年经国家验收合格正式开放运行以来,始终坚持“开放、流动、联合、竞争”
的运行方针,已批准开放基金课题50余项,支持了一批国内优秀科研人员和学者开展前瞻性基础研究。从1999年起,在教育部高访学者项目支持下,接受了来自美国、日本和国内学术造诣高的中青年科技专家10人来实验室短期工作。实验室还积极开展与世界著名大学、研究院所和汽车公司的学术交流与合作,例如,与德国亚琛工业大学联合培养研究生;与通用、大众、丰田、五十铃等汽车公司,以及美国普渡大学、日本国立交通安全环境研究所等科研院所保持着紧密的合作关系。
自开放运行以来,该实验室已获得多项国家和部委科技奖励。“汽车碰撞试验及测试分析处理系统的研究”、“电控汽油喷射技术研究”、“电动车关键技术研究”、“汽油机排气净化催化剂性能评价试验方法和试验装置”等21项科研项目通过了国家验收和鉴定。其中,获国家科技进步二等奖1项,国家“八五”攻关重大科技成果奖2项,获汽车工业科技进步一等奖1项,部级科技进步奖5项。2001年共发表论文155篇,其中国内核心刊物76篇,国际会议39篇,国外刊物9篇,SCI 和EI检索论文12篇。
该实验室还计划结合国际汽车技术发展趋势,加强汽车工业发展战略问题的研究和汽车工程交叉学科的基础研究,努力形成自己的特,力争在一些领域保持与世界水平同步发展,以优异的成果回报国家和社会。
地址:北京海淀区清华大学汽车系
:100084
电话:************
实验室主任:欧阳明高科学研究
汽车被动安全性研究
1.开发汽车碰撞用图象运动分析系统等测试技术
图像运动分析技术是摄影测量技术、图象处理技术以及人工智能技术等交
叉的一门边缘科学技术,即对目标的运动用图像处理的方法进行解析,实现定
性分析和定量动态摄影测量。本实验室将此技术引入汽车被动安全性碰撞试验
中,开发的多媒体图像序列运动分析系统已经完成了图像摄取、采集、再现、
后处理和数据分析的全部流程。主要包括:
①通过高速摄像系统并辅以普通摄像系统完整详细地再现汽车碰撞过程,进行
定性观察;
②观察和分析碰撞过程中的车体变形情况、模型人运动姿态以及安全气袋展开过程等;
③通过在模型人和车体上相关处添加标识点来实现对方向盘位移量、车体变形量的动态跟踪测取,通过
序列运动图像分析得出汽车、模型人之位移、速度、加速度等运动学参数,进而可换算出动力学参数。
2. 整车碰撞安全性试验研究
自95年以来,进行了多次实车碰撞试验研究。研究的项目有:汽车正面障碍壁碰撞、移动壁侧面碰撞、小车被追尾、小车追尾卡车碰撞等。研究汽车结构变形、方向盘后移量、燃油系统完整性、假人头
部伤害指标、胸部及腿伤害指标等方面内容。结合BJ2020S吉普车出口美国的任务,按照中国标准和美国FMVSS法规,进行了正面障碍壁碰撞试验,发现了该车在碰撞安全性、燃油系统泄漏性方面的问题,通过模拟计算,提出了改进方案,并对结构改进后的汽车先后共进行四次实车碰撞。
通过研究,已经形成了一套完整的碰撞测试技术,包括电测量和高速图像分析技术,获得了一大批试验数据;开发了数据分析和序列运动图像处理软件。
3. 安全气袋研究
承担了国家"九五"攻关课题"北京吉普车安全气袋匹配技术研究"。气袋的匹配技术是研究的重点。
在以前研究的基础上,进行了广泛的试验研究和理论
研究。主要有如下方面:
①研究不同气体发生器(冷式、热式)、不同控制方
式、不同体积的司机侧、乘员侧气袋对假人的保护作
用,进行了近百次的气袋台车模拟碰撞试验;
②通过实车碰撞试验,研究实车碰撞环境下气袋对人
的保护作用;
③研究气袋的点控机理,分析各种控制算法,利用掌握的实车碰撞试验数据研究国产车匹配气袋的匹配
技术;
④研究开发了试验性气袋控制单元,用于国产汽车气袋;
⑤对吉普车、轿车等车型,研究各种粗糙路面汽车的响应,并据此分析气袋控制系统的抗干扰特性,提
出了气袋粗糙路面干扰试验的内容。
4. 汽车碰撞模拟计算
汽车被动安全领域的模拟计算技术是近十几年发展起来的CAE技术,它被应用于辅助汽车及其零部件的设计、修改和在计算机上进行虚拟
的各种安全法规试验。采用这种技术的
优点在于可节约开发时间,降低开发成
本,可以获得实际碰撞试验得不到的整
车或部件内部的变形情况。96年引入这
一技术,包括了多刚体动力学和动态非
线性大变形有限元模拟计算,在不到两
年的时间里,与北京吉普车公司合作采用非线性大变形有限元模拟计算软件LS-DYNA3D对其新设计车型的底盘系统进行了FMVSS 208法规的模拟试验的计算;与美国GM公司合作采用多刚体动力学软件MADYMO 完成了"车辆正面碰撞过程中前排乘员的下肢保护对策的解析研究"。自编了一套多刚体动力学软件,以
96年发生在京通快速路上的行人撞车事故为例,进行模拟计算并成功地进行了事故的再现。目前,正与GM合作进行另外两个合作项目"乘员侧气袋的折叠建模"和"EEC车撞行人的试验建模研究"。
交通事故分析研究
主要研究方向
车辆碰撞事故再现的CM模型与算法研究
道路交通事故再现结果的不确定度分析
道路交通事故的三维动画模拟技术
交通事故现场元素获取及场景描述
交通事故的网络化交互处理方法
国内重特大交通事故的技术鉴定分析
成果介绍
1.道路交通事故场景的三维动画模拟
大部分车辆事故通常在碰撞后发生偏离,二维模拟不能反应运动过程,需采用三维模拟才能更全面地描述碰撞的发生。
汽车防抱死制动系统(ABS)关键技术的研究
本项研究是国家科委"九五"重大科技攻关项目的两个专题(96-A06-02和96-A06-03)。本系统的控制软件、ABS系统与车辆匹配技术以及ABS系统的开发技术是本项研究的关键。课题主要在下列几方面取得了进展。
①提出了一种以制动器耗散功率最大为目标的ABS系统控制方法。
②开发了ABS的车载测试开发系统。该系统可对汽车和ABS的32路信号进行实时测试分析,并在试验现场对ABS的控制参数进行调整修改。
③开发了ABS与整车的动态仿真系统,通过仿真计算对ABS的控制参数进行优化。
④完成了ABS的电磁阀电路部分的动态仿真计算研究。
⑤将Bendix-ABS系统匹配在切诺基吉普车上,将Bosch-ABS5.2匹配在依维科(IVECO)客车上。
国产电动汽车汽车轮胎力学的研究
我室在轮胎力学研究中,基于严密的理论分析,在国际上创新地提出了利用轮胎的试验模态参数对轮胎直接建模的方法,能最大程度地避免人为因素的影响,且模型高度解析,可大大减少繁杂的试验;用这种方法建立的轮胎垂直特性、滚动特性、偏离特性和静包容特性模型,使整车模拟预测结果与一些经验性规律定性一致。共发表论文30多篇,其中SCI 5篇,EI 12篇。发表在Vehicle System Dynamics 上的一篇论文,被国际轮胎力学权威Pacejka教授评价为是提出了一个令人感兴趣的新方法的论文;日本《汽车技术》(JSAE)2000年鉴将该研究成果作为轮胎模型研究的一个重要进展予以介绍。与此相关,与香港理工大学的合作课题"轮胎滚动阻力特性的研究",获得了香港特区政府基金资助。2002年12月"利用试验模态参数对轮胎建模的研究"获国家教育部科技进步二等奖。
研究成果
轮胎的模态试验技术
轮胎的垂直模型(1996)
滚动模型(1999)
侧偏稳态特性模型(1998-1999)
侧偏动态特性模型(1998-1999)
静态包容特性模型(1999-2001)
垂直模型
轮胎的3维模态试验
垂直刚度的理论计算