汽车安全与节能国家重点实验室(清华)

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）：

▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋▋

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，致力于绿色化、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色。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、汽车绿色设计与制造）。

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，努力形成自己的特色，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

邮政编码：100084

电话：010-********

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。

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)

轮胎的3维模态试验

垂直模型

垂直刚度的理论计算

MPTM (Modal Parameter Tire Model)

Tyre Model Performance Test (TMPT) 轮胎模型性能测试

TMPT 是国际车辆动力学学会（ International Association of Vehicle System Dynamics ，

IAVSD ）组织的轮胎模型性能测试项目 , 该项目得到了轮胎生产厂家 Michelin, Continental, 汽车生产厂家 BMW，Robert Bosch Gmbh，PSA，Porsche AG 以及多体动力学软件供应商ADAMS,DADS和SIMPACK 的支持。它的背景和目的在于：随着车辆动力学分析对轮胎模型提出的更高要求，包括：定量的精度，对各种工况适应的情况，更高的频率范围等，轮胎生产厂家和汽车生产厂家需要更多的了解轮胎模型及其对轮胎力学特性的描述。为了全面了解已有轮胎模型及其与应用于多体系统车辆模型的能力， IAVSD 面向全球邀请轮胎模型参加一个专门的轮胎模型性能测试，并将轮胎模型分为两大类：操稳特性

（ handling behavior ）和高频特性，其中高频特性明确要求频率范围到 60Hz, 能描述轮胎在短波不平路面（ cleat ）上的特性。该项目的实施过程为：

由 Michelin 和 Continental 根据参加者的要求提供轮胎有关的设计参数，胎面橡胶的材料特性，轮胎稳态和动态侧偏，纵滑及外倾特性；轮胎的试验模态参数和以不同速度过障碍物的动特性；所用轮胎为Continental 为该项目专门设计和制造的轮胎；

1.由 Michelin 和 Continental 根据参加者的要求提供轮胎有关的设计参数，胎面橡胶的材料特性，

轮胎稳态和动态侧偏，纵滑及外倾特性；轮胎的试验模态参数和以不同速度过障碍物的动特性；所用轮胎为 Continental 为该项目专门设计和制造的轮胎；

2.模型测试项目的参加者根据提供的数据辨识出轮胎模型的参数并验证模型的正确性；并将所建模型

实施到某一商业化的多体动力学软件中；

3.组织方对模型进行测试和评价；其结果将在 2004 年 8 月 29 － 31 号于维也纳招开的第三届国际

轮胎研讨会上讨论公布。由于我们是被邀请的参加者之一，故在网上公布我们的有关工作所得阶段成果报告的同时，将 TMPT 做一介绍。对我国汽车工业界的产品开发工作定会有所帮助。

汽车振动与噪声研究

这方面的研究范围包括：汽车转向轮摆振，制动器和动力传动系的振动与噪声，整车的振动与

噪声，相应的各动态系统的减振设计理论与技术，汽车高速运动产生的车外噪声场及其分析理

论与控制方法等。研究的主要目的是为了提高汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性、零部件耐久性

和系统可靠性等动态品质，以利于保证汽车的主动安全性，也有保护环境的积极作用。在

1997-2002年间，完成了国家自然科学基金项目、跨世纪优秀人才计划基金项目、以及国内外

合作研究项目等20余项，在本领域权威刊物上发表论文54篇，被SCI和EI检索26篇。

关于汽车制动器噪声的研究，继97年前成功地解决

了北京吉普车鼓式制动器尖叫噪声之后，又建立了盘式

制动器尖叫模态综合分析模型，建立了一套抑制噪声的

结构设计分析方法，对于桑塔纳轿车盘式制动器的尖叫

问题，达到了基于理论分析一次实践就解决问题的水平，

在国际文献中还未见有类似的先例发表过（95年日本丰

田做了10种结构上百次实验才解决问题）。就此项研究

发表的被SCI和EI检索的7篇论文在国际上被引用9次。

1999年国家机械局组织的鉴定认为此研究成果在理论上

和实践上都达到国际先进水平，2000年获中国汽车工业

科技进步三等奖，中德合资的上海制动器厂已决定采用。

汽车高速运动产生的噪声辐射的研究是一项国家自然科学基金项目，在国内率先利用声全息方法分析汽车的运动噪声，建立了运动汽车声源模型和虚拟汇聚声源的声场重构理论，解决了分析这类声场的理论问题，又设计制造了国内第一台运动声全息现场分析设备用于实测分析，有关的"运动声源分析方法"已申请国家发明专利。此外，还解决了中华牌轿车、北京吉普车、扬州亚星客车等整车的降噪问题；用于声强测量的一个重要设备"信号数字化仪"获1999年国家发明专利。

汽车动力学CAE的研究

主要研究方向

非线性流体-固体-热耦合动态系统仿真

汽车动态系统设计理论和虚拟开发技术

机械振动理论与结构动力学

电控汽油机喷射技术

本室主要从事汽油机电控燃油喷射系统技术的研究工作。主要研究领域包括：发动机管理系统的配置

系统软硬件的开发

开发设备及工具的研制

系统匹配标定的应用技术

电控系统维修工具的开发

目前还在进行摩托车电控的研制工作

在美国进行单点燃油喷射系统台架标定试验

电控单元与富康轿车的匹配

在交通部试验场进行道路试验

ECU开发装置

摩托车发动机工况模拟器

主要成果

自主开发的发动机管理系统

自主开发的发动机工况模拟器

自主开发的摩托车电控单元

自主开发的故障诊断设备

1984年获全国微机应用成果展览交流会二等奖

1987年我组获北京市科技进步二等奖

1997年获机械工业部和中国汽车工业科学技术进步奖二等奖

电控柴油机技术研究

汽车电控柴油机课题组成立于1994年底，三年以来主要承担了一项国家自然科学基金项目、两项国家"九五"科技攻关子课题，两项大型横向技术开发项目。到目前为止，取得了下列几方面的研究进展。

九五成果

①电控泵－管－阀－嘴燃油喷射系统及其在整机上的应用

②车用柴油发动机柔性控制系统

③电控柴油机计算机实时仿真系统

④新型高速强力电磁喷射控制阀

⑤电控柴油机台架监控与开发系统

⑥时间控制式柴油机电子控制单元的设计

⑦电控柴油机分缸独立闭环反馈控制

车用柴油发动机柔性控制系统

电控泵－管－阀－嘴燃油喷射系统及其在整机上的应用

新型高速强力电磁喷射控制阀

现有项目

①成都飞机公司合作项目：柴油机单体泵电控喷射系统开发研究。合同经费400万。

②五十铃国际合作项目：共轨式电控柴油机管理系统研究。合同经费350万日元。

③‘863’重大攻关课题

为了保护环境及赶超国外汽车先进技术，国家科技部'863'设立了多项电动汽车公关课题，"燃料电池城市客车"是其中的一个重大专项，由我校牵头公关。将建成三个技术平台（电动化车辆平台、多能源动力平台和数字化控制平台）。我校汽车系发动机控制室积极参与有关技术研究。目前参与的研究有多能源动力总成控制系统的研制（包括控制策略研究、动力总成实时仿真平台建立、动力总成控制器等）、燃料电池发动机测试平台动力系统总成的建立等。具体内容为：

1. 建立了包含模拟FCE的AC/DC、主DC/DC、辅助DC/DC、保护装置、交流感应电机、测功机等的燃料电池动力系统测试平台；(606)

2. 进行了FCE测试平台的仿真计算，分析了各种干扰对功率闭环的影响；

3. 结合MATLAB/SIMULINK/STATEFLOW和dSPACE的软硬件资源，开发了用于燃料电池发动机测试的实时监控平台；(baocheng)

4. 初步建立了燃料电池发动机混合动力试验台架；(605)

5. 进行了燃料电池大客车的仿真计算；

6. 提出了几种混合动力的能量分配算法；

7. 建立了基于dSPACE和MATLAB/xpcTarget的燃料电池大客车的硬件在环仿真平台；caiyong,hebing

8. 开发了以MC68376为数字核心的32位主控单元ECU2002；(lijianqiu,liuyuan)

9. 开发了基于ucOSⅡ实时操作系统的混合动力软件平台；

发动机燃烧与排放控制技术研究

“燃烧与排放控制”课题组隶属于清华大学汽车工程系和汽车安全与节能国家重点实验室。主要从事汽车发动机燃料、燃烧和排放等方面的研究工作。现有教授、副教授和高级工程师5人，博士研究生8人，硕士研究生20余人。

课题组多次承担国家“863”高科技研究发展计划、“973”重点基础研究发展规划项目、全国清洁汽车行动关键技术攻关项目、国家自然科学基金项目、北京市科委重点攻关项目、中科院知识创新工程重要方向项目、清华大学基础研究基金项目以及与汽车及发动机企业的横向合作项目。此外，与日本和美国一些高校和汽车公司也有国际合作研究项目。

主要研究领域：

★缸内直喷汽油机(GDI)的研究和开发★均质压燃汽油机(HCCI)的研究和开发

★喷雾和燃烧的数值模拟与可视化★催化剂性能及老化评价技术

★汽油机冷起动排放及控制技术★柴油机微粒物生成机理与测试分析

★柴油机稀燃SCR-NOx后处理技术★醇类及生物质含氧等替代燃料

★燃油组分与燃烧和排放的关系★发动机CAE/CAD/CFD设计

★油品与排放技术法规的制定

电动汽车关键技术研究

电动汽车具体可分为三类：即仅以车载蓄电池（或电容）为动力源的纯电动汽车，以多个车载动力源提供动力的混合动力电动汽车（当前主要是指以内燃机及蓄电池）和以燃料电池为动力的燃料电池汽车。我室在"八五"、"九五"和"十五"期都承担国家电动汽车研究的重要课题，尤其是在"十五"期间，"电动汽车"列入国家科技领导小组主管的十二个国家科技重大专项之一，我室又是承担该专项中课题最多的单位。经过多年研究工作取得了多项重要成果，已成为我国电动汽车研究开发和人才培养的重要基地。

1) 纯电动汽车的研发

我室曾作为项目总体组组长，承担了国家计委"八五"重点科技攻关项目"电动汽车关键技术研究"，目标是研发纯电动中巴和轻型客货车。项目验收结论是"取得11项成果，经专家鉴定都处于国内领先水平，其中部分成果与技术指标达到九十年代国际先进水平"。1997年，其中一项成果"电动汽车电机，电池和整车测试方法和测试系统"获国家教委科技进步三等奖。

1996-2000年我室承担科技部"九五"重大科技产业工程"电动汽车"项目中电动汽车改装车的研制和运行示范课题，在"八五"科技攻关基础上，对上述两个车型进行改进，在两个地区进行示范和商业化运营。1998年6月汕头-南澳国家电动汽车运行试验示范区开通，共有十辆国产电动汽车参加示范运行，其中有我室提供的5辆轻型客货车和2辆中巴，至今已运行三年多，经受了可靠性考核。从1999年开始，12辆电动中巴作为清华大学校园公交车作商业化运行，是国内最大规模的纯电动汽车商业化营运车队，截至2002年6月已安全运行了21万公里，平均每车公里耗电网电570W，相当每百公里耗油约6.8升。

经过几年努力，我室已基本掌握整车和动力驱动系统建模、电动汽车动力经济性能分析、总布置和动力驱动系统部件集成、电池架和车身车架综合强度有限元分析、稀土永磁直流驱动电机及其控制器的开发、电动真空加力制动系统等纯电动汽车整车系统集成的关键技术，以及运行充电维修、人员培训的较全面技术，建成了电池、电机和整车转鼓试验台等关键试验台。并已作为起草单位制定了4项国家电动汽车整车标准。

2) 混合动力电动汽车的研发

混合动力汽车被认为是中近期最有希望实现大规模产业化的车型。我室较早在国内开展混合动力汽车研究工作。1998年开始与厦门金龙汽车公司合作，以该公司MQ-6703型25座中巴车为基础研制了两辆串联式混合动力中巴，并经历了几千公里的考核试验，为后续研究提供数据。1999年我室承担了北京市科委混合动力中巴关键技术研究，与北京市客车总厂合作以BJ6580纯电动汽车为基础研制混合动力中巴。以专用发电机、驱动电机和电池特性为基础，建立了混合动力汽车的数学模型，进行动力性能分析、参数匹配、能量管理策略研究，该项目2002年5月通过北京市科委验收全面完成预期计划。

在上述工作基础上，在"十五"863"电动汽车"重大专项的混合动力汽车项目中，我室承担了以产品化产业化为目标的研发任务。作为第二承担单位分别与一汽、东风和长安汽车集团公司三个混合动力电动轿车项目的牵头单位合作，承担其核心技术之一-多能源动力总成控制系统的研发任务。在动力总成控制原理的研究、软件仿真系统的开发与仿真分析、控制器快速原型系统的开发与应用、动力总成电控单元的研发、电控节气门控制器的研发、CAN总线在混合动力电动汽车动力总成控制系统中的应用、硬件在环仿真系统的研发与应用、匹配标定系统的研发与应用等方面取得重要进展，为上述三家汽车公司混合动力轿车产品的研发工作做出了重要贡献。

3) 燃料电池电动汽车的研发

质子交换膜燃料电池（简称PEMFC）把燃料（氢）的化学能直接转变为电能，能量转换效率高达60~80%，即便把制氢过程的能量损失考虑在内，PEMFC汽车从油井至车轮的能量效率仍高于内燃机汽车。PEMFC汽车不产生CO2，唯一排放物是水，由于无高温燃烧过程因而也不产生NOx，是人类实现可持续交通的理想动力系统。被世界各国视为新能源汽车的战略高技术之首。

1998年我室即与北京世纪富原燃料电池公司合作研制我国第一辆PEMFC 8座小型电动车，该车装用5kW燃料电池，车速20km/h，一次加氢可行驶80km。

2002年我室作为牵头单位和全国近30个单位联合承担国家863重大专项"电动汽车"中的"燃料电池城市客车"项目，本室主要负责整车系统集成技术研发，其目标是：研发PEMFC城市客车动力技术平台--电动化车辆平台、多能源动力平台和数字化控制平台，并将此技术平台集成于公交大客车进行示范运行。最终目标是给2008年奥运会提供一个PEMFC公交车队和实现产业化。

一年来，我室在整车系统集成关键技术攻关方面取得如下重要进展：

①整车总体设计技术：放弃了国际上大多数厂家所采用的大功率燃料电池直接驱动方案，

采用了小功率燃料电池的经济型混合驱动方案，其可行性得到初步验证。

②关键零部件的评价技术：对于燃料电池汽车主要总成的评价，目前世界上尚没有成熟

的技术和方法。我们提出了一系列评价规范，解决了这一难题。实践证明其评估总体上是

科学合理的。

③多能源分布式控制系统技术：燃料电池多能源分布式控制开发在国际上也刚开始，在

国内尚属首次。经过深入研究，以SAEJ1939为基础，提出了面向燃料电池大客车的总线

通讯协议，进行了以CAN总线为基础的多能源分布式控制系统的开发，并采用新型通讯卡方式解决了各零部件间的融合问题。

④底盘电动化技术：大客车电动化底盘在国际上属新兴难点技术，也是燃料电池大客车的基础性技术。我们研制了两挡变速箱，以适应城市客车工况和驱动电机特性。还经过两轮研制，开发了新型电动气泵和电动转向泵以及电动空调，解决了电动化后的制动与转向问题。

⑤多总成多总线电气系统电磁兼容性技术：燃料电池城市客车上众多的高压电器总成和不同电压等级的总线，使得电磁兼容性成为一个突出问题。我们分别在零部件、分系统和整车系统三个层面，通过实验室大量的试验改进，使得这一问题在实验样车上得到解决。

⑥氢-电安全性技术：氢燃料电池涉及氢安全问题，电动汽车涉及电安全问题，两者在同一辆车上形成复杂的氢－电安全问题。我们在纯电动汽车开发经验的基础上，重点研究氢安全检测，保证了氢能汽车研制的安全性。

经过上述关键技术的攻关，我们取得了以"中国第一辆燃料电池城市客车平台车"为代表的6项主要成果，包括：燃料电池城市客车实验平台车；燃料电池动力系统开发平台；车用混合动力系统开发平台；电动车电驱动系统开发平台；燃料电池城市客车数字化整车控制系统平台；基于CAN总线的整车网络与信息系统。还取得了一批知识产权成果，包括：制定了6种技术规范协议与标准；申报了7项专利，积累了一批技术文档。

该项目第一期合同于2002年底以优异成绩通过国家科技部组织的专家评审和验收，现已顺利滚动进入第二期合同阶段。

汽车结构分析与设计技术研究

主要研究方向

汽车结构强度和刚度分析与优化设计

汽车结构振动平顺性分析与优化设计

汽车结构耐撞性分析与优化设计

汽车结构轻量化设计

轻质材料在汽车结构设计中的应用

主要研究课题

1.“长安之星”微型客车性能反求研究

弯曲刚度和扭转刚度，振动模态，结构耐撞性

架

几

何

模

型

车

身

几

何

模

型

2.导弹运载车辆结构的轻量化设计

强度、刚度分析，车辆结构的减重方案，振动平顺性模拟仿真及优化*，疲劳强度模拟仿真及优化*

几

模

型

|

前

端

部

分

发动机设计与结构分析研究

研究方向

发动机动力学、发动机结构分析、新型发动机设计

工作与成果

近十几年来，汽车发动机设计与结构分析课题组的研究工作主要集中在两个方面，一是新材料、新工艺的应用，二是发动机气门机构。

从"七五"、"八五"到"九五"，本课题组一直承担着在汽车发动机重应用高性能结构陶瓷材料以取得减摩耐磨效果的国家科技攻关课题，包括492Q汽油机气门机构的陶瓷化、B/F8L413F柴油机用的陶瓷挺柱－激光表面强化凸轮配副、激光陶瓷化活塞环与陶瓷涂层气缸套配副的研究，沙漠车发动机抗磨损研究等。有多项成果通过了鉴定，其中，关于凸轮轴激光表面强化新工艺的研究与应用获2001年中国汽车工业科技进步三等奖，并已在华北柴油机厂实际应用。共发表论文12篇。

本课题组对发动机气门机构进行了全方位的系统的研究，除上述气门机构应用材料的研究外，还进行了（1）关于气门机构动力学模型的研究；（2）关于气门机构整体优化设计方法的研究；（3）关于采用双级谐波传动的可变配气相位机构的研究；（4）关于液压间隙调节器及相应的气门机构的研究；（5）关于电磁气门驱动关键技术的研究。其中，第（3）、（4）、（5）项研究均是国内率先进行的；前4

项研究已结束，第5项电磁气门驱动的研究尚在进行中。在国内外刊物上发表关于气门机构的学术论文29篇。

汽车热管理研究

汽车热管理系统由冷却系统、润滑系统、空调系统等流体与热系统组成。汽车热管理研究是从系统集成和整体的角度，控制和优化热量传递过程，保证汽车各系统安全高效运行，减小汽车热管理系统的尺寸和功率消耗，提高能源利用效率。

研究内容

§汽车动力系统热特性研究

§汽车内外流场及热环境分析（汽车空气动力学研究）

§热管理系统设计和集成优化

§热能综合利用

在研项目

§国家十五863电动汽车重大专项"燃料电池城市客车"子项目：燃料电池城市客车动

力系统热管理

§国家十五863高度补偿喷管流场数值模拟研究

研究设备

§ 热管理系统仿真平台（Flowmaster、Fluent、STAR-CD 、ICEM-CFD为基础二次开发）

§ 热管理系统试验研究平台

主要成果

§国防科学技术二等奖（2002）

§电力部科技进步二等奖（1998）

§航空部科技进步二等奖（1996）

§北京市科技进步三等奖（1995）

汽车主动避让系统研究

系统特点

１．中国第一台基于智能交通系统（ITS）的主动避撞智能车

２．利用信息感知、动态辨识、控制等技术与方法于一体提高汽车的主动安全性

３．车辆正常行驶时，汽车主动避撞系统不停的对车辆行车的安全程度进行计算，如

判断为安全状态，系统无任何动作，保证不干扰驾驶员的正常驾驶；当系统判断为危

险状态时汽车主动避撞系统会首先自动关闭油门，此时若驾驶员尚未采取相应的动作，则系统将自动控制车辆减速，使车辆远离危险，一旦车辆回到安全的行驶状态或驾驶

员采取了控制动作，汽车主动避撞系统对车辆的控制将自动解除，回到正常行驶状态。S y s t e m C h a r a c t e r i s t i c s

1．The No.1 collision avoidance vehicle based on the Intelligent Transportation System of

China.

2．The information sensing technology, the dynamic identification technology, the control

technology and some other new technologies and methods are corporately used to improve

the active safety of vehicle.

3．During the vehicle driving, the collision avoidance system would estimate the safety state

of the vehicle at all times. When the safety state of the vehicle is estimated as 'safe', the

system would take no actions. The normal driving action of the driver would not be

disturbed. When the safety state of the vehicle is estimated as 'danger', the collision

avoidance system would shut off the throttle first, then if the driver doesn't take any action,

the system would brake the vehicle automatically. If the vehicle safety state returned to

'safe' or the driver takes action, the control action that the vehicle collision avoidance

system applied to the vehicle would be relieved.

系统关键技术研究（一）

§ 行车障碍物探测技术

§ 数据处理方法

§ 行车安全距离逻辑算法

系统关键技术研究（二）§ 车辆纵向上位控制系统

★提出LQ和TEM的混和控制策略

★提高系统收敛速度

★保证控制精度和车辆舒适性

§ 车辆纵向下位控制系统

设计了下位控制的二自由度模型匹配控制器

系统关键技术研究（三）

§ 电子油门装置

§ 辅助制动系统

研究人员

科研人员名单教授

主要研究人员简介

欧阳明高1958年10月出生，1982年毕业于中南大学，1993年在丹麦技术大学能源工程系获工学博士学位。现任教育部长江学者特聘教授，清华大学汽车工程系主任，汽车安全与节能国家重点实验室主任，清华节能与新能源汽车工程中心主任。兼任国家“十五”863<电动汽车>重大专项总体组专家，中国汽车工程学会发动机分会主任委员，中国内燃机学会副理事长。

主要研究领域为汽车能源、新型动力、发动机控制。1990年以来，开展车用发动机动态模型与控制技术研究，发明了新型电控柴油喷射系统并与企业合作在国内率先实现了车用柴油电喷产品产业化；2000年以来，开展燃料电池与混合动力系统研究，主持研制了中国第一批氢燃料电池城市客车，并领导建设面向奥运的国际新能源汽车示范园；2003年以来，开展汽车替代燃料与能源战略研究，参与国家中长期科技发展规划并作为能源领域专家组主要成员负责了我国车用能源动力技术发展战略研究工作。

近年来，主持承担国家863、973、科技攻关以及重大国际合作等课题十多项。共发表核心刊物以上学术论文100多篇，S C I/E I收录50多篇，获得国家专利26项。省部级科技进步奖3项，培养博士、硕士研究生30多名。

王建昕1953年4月生，1995年在日本北海道大学获工学博士学位。现任清华大学汽车工程系教授、博士生导师，汽车安全与节能国家重点实验室副主任。同时担任中国内燃机学会汽油机和煤气机分会副主任委员、中国内燃机学会燃烧节能净化分会副主任委员、内燃机燃烧学国家重点实验室学术委员会委员。主要研究方向为汽车发动机和内燃机的燃料、燃烧与排放控制。

陈全世1945年4月生，1970年3月毕业于清华大学。现任清华大学汽车工程系教授、博士生导师，汽车安全与节能国家重点实验室副主任、电动车研究室主任。同时担任中国汽车工程学会常务理事、北京市人民政府专家顾问团顾问。主要研究方向为新能源汽车（电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车等）领域关键技术研究。