5清华大学项目选编先进制造领域

先进制造领域148先进制造领域混合动力越野车多能源动力总成开发1成果简介清华大学汽车工程系作为主要承担单位参与了“混合动力越野汽车驱动系统研究”的开发工作。在项目开发过程中，首先与整车开发单位一起，完成了两种总体技术方案的设计，并针对两种技术方案，对串联式和并联式混合动力越野车的多种整车控制策略进行了研究；接着在Advisor后向仿真系统基础上进行了的二次开发，建立了混合动力越野汽车仿真平台，完成了混合动力越野车两种技术方案的后向式仿真，对两种方案不同控制策略情况下的整车动力性、经济性、越野性能和纯电动行驶里程等性能进行了系统详尽的分析；其次利用所开发的仿真平台，对两种技术方案的关键参数进行了优化设计和性能评价，并配合整车开发单位，完成了总体技术方案的评审并确定了最终的开发方案；随后根据最新的动力总成和部件特性，针对越野汽车的特点，利用仿真平台对最终方案关键参数进行了优化设计和评价，完成了混合动力越野车整车动力性、经济性、纯电动行驶里程和越野性能等的分析，确定了整车最终的技术方案。在此基础上，提前进行了多能源动力总成控制系统的部分开发工作。为了使混合动力越野车整车性能满足动力性、经济性、排放和越野性能要求，基于MATLAB/SIMULINK/STATEFLOW开发环境，开发了混合动力越野车多能源动力控制系统的快速控制原型，完成了试验室仿真调试和简单条件下的硬件在环仿真调试；其次，与整车单位一起开发了混合动力越野车整车CAN网络协议，并针对混合动力越野车整车车载网络，建立了包含5个节点的高速CAN网络、5个节点低速CAN网络和10个LIN节点的测试仿真平台，完成了测试平台的调试和可靠性测试；最后对制动能量回收基础理论进行了研究，建立了制动能量回收系统的仿真模型，进行了仿真分析，并设计了串联先进制造领域149式制动能量回收控制系统，包括全液压制动系统、制动能量回收液压执行系统和液压控制系统。另一方面，还配合整车开发单位和其他部件开发单位，进行了发动机、发电机、电动机和电池等部件的试验台架调试工作。在进行混合动力越野车项目的同时，清华大学汽车工程系还参与了“十五”期间国家“863”重点项目中与混合动力汽车相关的项目。在相关项目中，清华大学汽车工程系作为项目核心团队成员，不仅参与项目的技术研发，而且参与项目的组织管理。目前，清华大学在三个项目开发过程中，经过多轮控制系统的设计、试制与测试，使所开发的多能源动力总成控制器满足了温度、振动和电磁兼容性等要求，并完成了多能源动力总成的实车离线稳态、在线稳态和在线动态调试，实现了多能源动力总成对整车的控制，完成了多轮样车的台架与道路匹配调试，进行了整车的动力性、经济性、排放性能和驾驶性能测试，最终完成了控制系统的技术定型。在此基础上，完成了整车的高原试验、夏季试验、冬季试验和可靠性道路试验，充分验证了清华大学开发的整车控制器的有效性和可靠性。通过上述混合动力项目的工作，清华大学汽车工程系先后研制出了多能源整车控制器、车载信息系统等硬件，开发了整车控制程序和车载信息监控程序等软件，也建立了混合动力多能源动力总成控制器硬件在环仿真试验台和整车车载网络测试分析平台，同时还配备了Matlab软件开发系统、dSPACE控制开发系统、CANalyzer和CANoe总线开发系统、8位、16位和32位Motorola控制器开发系统，在混合动力车整车控制器开发方面形成了完善的开发研究体系，建立了完备的开发环境和试验环境，积累了丰富的开发、测试、匹配和调试经验，而且培养了一大批专业研究人员，为越野混合动力车辆的成功开发奠定了坚实基础。2应用说明可运用于新一代公共交通工具的制造，民用汽车动力系统。3合作方式商谈。先进制造领域1504联系方式清华大学科技开发部。轮胎压力监控系统(TPMS)1成果简介在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。据公安部统计，在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的，而在美国这一比例则高达80%。怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。据国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析，保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。而轮胎压力监视系统TPMS(TirePressureMonitoringSystem)将是理想的解决工具。清华大学非常重视汽车电子的发展，信息学院整合电子系、计算机系、自动化系以及微电子所的科研力量，于2005年4月成立了汽车电子实验室。轮胎压力监视系统是汽车电子实验室重点支持的项目。项目组提出了一种直接式TPMS，该系统通过植入轮胎内部的集成压力传感器来实时采集汽车轮胎的压力，与压力传感器集成在一起的数据处理电路对采集到的数据进行处理，转变为适合无线传输的格式，然后通过无线的方式发送出去。安装在驾驶台上的接收器接收到数据后，进行一定的处理，将轮胎的实时信息通过LCD显示器显示出来，供司乘人员查看。当该系统监控到轮胎压力出现异常情况时，系统会发出警报，提醒司乘人员注意，避免交通事故的发生。2应用说明该项目的关键技术包括压力及温度传感器技术、无线传输及接受技术、计算机及控制技术等。目前项目组已经基本掌握了上述关键技术，正在进行相关技术的产业化研究与开发。先进制造领域1513市场分析为了保证汽车高速行驶的安全性，2001年7月，美国运输部DOT和美国国家高速公路安全管理局NHTSA出台了有关轮胎压力监视系统的法规，规定从2003年11月到2006年10月31日期间美国新出厂的轻型汽车将逐步引入TPMS。因此今后几年将会出现一个巨大的TPMS硬件市场。鉴于如此大的市场潜力，许多公司加紧推出TPMS解决方案，但是国内多数汽车厂家目前还没有进行这方面的研究。另一方面，随着中国经济的持续发展，汽车越来越多地进入普通家庭，形成了一个庞大的汽车市场。因此汽车轮胎压力监视系统的产业化具有非常广阔的市场前景。4合作方式商谈。5联系方式清华大学科技开发部。车载视频安全驾驶辅助系统1成果简介如何为驾驶员提供一个有效实用的安全驾驶辅助系统，是车辆安全驾驶的一个重要课题。DAS(DriverAssistanceSystem)车载安全驾驶辅助系统将是最有效的解决工具。目前，车载安全驾驶辅助系统在国外已经开展了广泛的研究，部分成果已投入实际应用。如日本在货运车辆上安装了驾驶员疲劳状况监测装置，使在凌晨发生的交通事故率明显下降。另外，在日本和欧洲的货运车辆中，戴姆勒-克莱斯勒公司从2000年前就为他们的货车安装了视频技术的车道识别系统，并成功的销售了7000辆采用这种LDW(LaneDepartureWarning)车道识别系统的货车。而日本的本田公司在他们的Inspire、Accord、Legend车型中配备了LDW车道识别系统。尼桑公司开发的车载监控系统包括一个放置于后视镜上的摄像头和一台分析车辆位置和速度的嵌入式计算机，作为汽车选配，售价大约5000美元。先进制造领域152清华大学非常重视汽车电子的发展，信息学院整合电子系、计算机系、自动化系以及微电子所的科研力量，于2005年4月成立了汽车电子实验室。车载视频安全驾驶辅助系统是汽车电子实验室重点支持的项目。项目组提出了一种组合式车载视频DAS。该系统由前向摄像机和驾驶员摄像机组合构成。通过前向摄像机，可以检测车辆对车道线的偏离，也可以检测车辆前方的行人，自车辆与前方车辆的间距等，当视频传感器检测出异常状况时，如偏离车道线，突然出现行人，以及与前方车辆距离过于接近等情况时，及时发出声音提醒驾驶员采取措施。同时，安装在驾驶室内的另一台摄像机则用于司机驾驶状态的监测，当由于长途旅行，舟车劳顿，司机疲惫不堪，呈现瞌睡现象或注意力分散时，或酒后驾驶神志不清时，系统立即发出声音及时唤回司机的注意力，避免交通事故的发生。2应用说明该项目的关键技术包括车载视频障碍物检测技术、车载视频车道线识别技术、人脸检测技术以及表情状态识别技术等。目前项目组已经基本掌握了上述关键技术，正在进行相关技术的产业化研究与开发。3市场分析基于视频的车载安全驾驶辅助系统由于概念清晰，技术先进，费用较低，且不需要对原有车辆内部结构进行改动等诸多优点，具有很好的应用前景。汽车工业专家表示，随着光学仪器和嵌入式计算机制造成本的下降，在未来几年内，智能轿车将担负起“监视”司机、监控路况的重要职责。据预测，包括各种手段在内的车载驾驶安全辅助系统到2010年时的市场销售收入可望超过十亿欧元。因此，Bosch、Delphi、Hella、SiermensVDO和Valeo等知名大公司都在加紧这方面的研制。但是国内多数汽车厂家目前还没有深入开展这方面的研究。随着中国经济的持续发展，汽车越来越多地进入家庭，形成了一个庞大的汽车消费市场。因此，车载视频驾驶安全辅助系统的产业化将具有非常广阔的市场前景。4合作方式商谈。先进制造领域1535联系方式清华大学科技开发部。基于MPC500微控制器的车用动力总成电控单元1成果简介车用动力总成电控单元THECU-2004建立了具有完全自主知识产权的电控单元软硬件平台。THECU-2004硬件平台以新一代车用微控制器MPC500为核心，配置CAN2.0B通信接口和通用的输入输出接口，对接口信号进行了调理、隔离，并外扩了SRAM和FLASH，是一个开放式的车用电控单元ECU硬件平台。为了适合汽车工业复杂控制和动力总成控制器的需要，软件平台基于具有自主知识产权的清华OSEK车用嵌入式实时操作系统，实现了嵌入式实时操作系统和工具软件平台的无缝连接。同时，THECU-2004配置了AMP公司七十二针汽车专用连接器。THECU-2004的研发成功为车用电控单元的产业化、通用化和模块化打下了良好基础。相关技术已获得1项实用新型专利和1项进入实质审查的发明专利。2应用说明汽车工业是使用微控制器最多的工业，以32位嵌入式微控制器为基本技术特征的新一代电控单元ECU已成为汽车电子发展应用的主流。Motorola公司的PowerPC500作为汽车领域新一代32位微控制器的典型系列产品，由于其优良的性能和相关的一系列配套开发机制，以及它近几年已经取得的认可地位，未来的发展空间和上升势头明显。车用动力总成电控单元THECU-2004不仅可以用于动力总成ECU，也可以用于底盘、安全系统等。3效益分析年产10000套ECU的设备投资200万元，项目投产后年销售额为1500~3000万元，年利润800~1600万元。先进制造领域1544合作方式商谈。5联系方式清华大学科技开发部。清华OSEK车用嵌入式实时操作系统1成果简介OSEK是由欧洲汽车厂商和科研机构联合提出并已经成为汽车电子行业国际标准（ISO17356）的重要规范。清华OSEK车用嵌入式实时操作系统是国内第一个自主开发的OSEK车用嵌入式实时操作系统，具有完全自主知识产权。清华OSEK满足汽车控制领域对系统安全和资源节省的特殊要求，保证了车用软件的实时性、可移植性和可扩展性。清华OSEK按不同的符合级别提供完备的进程调度、资源管理、中断管理和定时警报功能，在测试中表现出了优秀的时间和空间效率，技术指标先进。清华OSEK车用嵌入式实时操作系统采用优先级调度方式，最多可以容纳64个用户任务，支持64个任务并发运行，允许设置32个任务优先级；系统中允许定义64个警报、64个事件和64个资源，每个任务允许关联32个事件和32个资源，系统最多支持32个应用模式。除了符合OSEK规范的小内核嵌入式实时操作系统内核及生成器之外，系统还包括OSEK规范COM部分的功能，包括内部通信、外部通信、超时警报和消息通知机制。经过多次互连通信实验和性能测试优化，操作系统的运行性能及可靠性得到了检验。目前，已完成计算机软件产品注册并有2项发明专利进入实质审查。2应用说明现代汽车使用了越来越多的ECU控制整台车辆，其功能小到升降车窗，大到发动机控制、诊断和管理。复杂的ECU体系和车用系统的安全标准给软件设计带来了巨大的挑战，开发周期和成本的限制也对不同ECU之间软件资源的重用