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提名国家科技进步奖项目公示

浏览次数: 日期:2018年12月29日 14:24

提名国家科技进步奖项目公示

项目名称

车用高性能制动系统关键技术及产业化

提名单位

中国汽车工程学会

项目简介:

汽车强国成为国家重大产业发展战略,制动系统作为决定汽车安全的最重要系统,长期由国外不同供应商垄断主导,制约了我国汽车核心技术的自主掌握。本项目在国家863计划等项目的支持下,经过十多年的研究与技术攻关,突破了制动系统安全性控制、制动能量高效率回收、制动过程动态负载模拟测试等瓶颈技术,研制了高性能的汽车制动系统产品,实现了大规模产业化。主要创新性成果如下:

1、制动安全性是所有形式汽车的最重要性能。在此方面,首创了压力限差阀芯悬停精密控制技术和基于频率特性的机电耦合制动力动态协调防抱死控制技术,提高了整车的制动安全性;发明了比例阀失效保护装置和多源主动增压回馈制动失效保护技术,提高了应急状态切换速度;发明了制动钳盘组、制动阀等系列制动执行机构的新结构和新工艺,降低了运动件质量、提高了产品的适应性。应急制动状态切换速度优于国际同行代表性产品水平。

2、制动能量回收是决定电动汽车续驶里程的核心技术。揭示了制动能量回收效率与制动舒适性的冲突机理,首创了摩擦制动作动介质动态平衡技术,抑制了不良踏板感觉;提出了制动状态切换过程复合制动力动态协调控制技术,发明了回收效率与舒适性协调的新型制动能量回收系统,大幅改善了多种形式电动汽车的能量回收效率。制动能量回收对整车能耗的降低幅度优于国际同行代表性产品水平。

3、高端实验装备是支撑制动系统关键技术突破的保障。首创了极端行驶工况动态负载模拟控制与滑移率控制的解耦方法,发明了制动过程动态负载高精度模拟实验装备,解决了车轮滑移和滑移率变化过程中地面纵向力精准模拟的难题。地面纵向力随滑移率变化率的模拟误差优于国际主流实验装备的技术水平,自主建成研发与制造专业测试装备,为高性能制动系统的研发与产业化提供了核心保障。

获授权国家发明专利53项,发表SCI/EI论文46篇,牵头制定国家和行业标准15项。研究成果应用于乘用车、商用车、客车全系制动系统产品,支撑了龙头企业核心竞争力的提升。气压制动控制系统近几年销量连续国内第一,超过国际知名品牌WABCOKNORR的总和,并进军美国市场;液压制动核心部件年装车辆同类企业中国内市场占有率第一,配套奥迪、大众、通用等高端车型,并出口国外;制动能量回收成果在北汽、奇瑞、宇通、中通等核心轿车企业与龙头客车企业的纯电、插电、混合动力等汽车上实现了规模化应用,并实现出口。

同行专家认为该成果“技术难度大、创新性强,总体达到国际先进水平,其中制动能量的高效率回收、系统安全失效保护、动态负载高精度模拟实验等技术达到国际领先水平”。成果获中国汽车工业技术一等奖和北京市科学技术奖一等奖。

客观评价:

1. 国家相关部门技术检测报告

制动系统控制器经长沙汽车电器检测中心测试,符合GB/T 21437.2-2008和GB/T 21437.3-2008的要求;制动系统控制器经中国电子技术标准化研究院依据GB/T 17619-1998进行电磁辐射抗扰度测试,测试结果合格;依据GB/T21437.2-2008进行电源线的电瞬态传导抗扰度测试,测试结果合格;经天津汽车检测中心进行低温工作试验、高温工作试验、振动试验,检验结果符合QC/T 413-2002《汽车电气设备基本技术条件》的规定。

2. 鉴定结论

教育部组织的科技成果鉴定委员会认为“技术难度大、创新性强,总体达到国际先进水平,其中制动能量的高效率回收、系统安全失效保护、动态负载高精度模拟实验等技术达到国际领先水平”。

3. 同行评价

(1)反映制动能量回收核心技术发明的学术论文被汽车领域权威期刊IMechE,Part D: J of Automobile Engineering授予优秀论文奖,这是首次华人学者论文获此奖项。

(2)德国西门子公司工业软件设计部(Siemens Industry Software)对该发明中能量回收效率与制动舒适性协调的技术方案给予肯定,告知该项技术已在其产品软件库中得到实现。

(3)IEEE Fellow、IET Fellow、香港大学电子与电机工程系教授,K.T. Chau.在其专著《Electric Vehicle Machine and Drives》中,对该项发明进行了评述,对能量回收效率与制动舒适性的协调给予了充分肯定:“张俊智等提出的结合了最大回馈效率与良好踏板感觉的协调式制动能量回收控制策略引人关注(Zhang et al., 2012)。在其所提出的这个控制策略中,回馈制动力与液压制动力相耦合,共同模拟传统车辆的制动驾驶感觉。…… 因此,这个策略在实现制动能量回收效率最大化的同时,也保证了制动踏板感觉得一致性。”

4. 用户评价

(1)郑州宇通客车股份有限公司给出如下评价:“该系统使整车能耗降低幅度达到20%-30%,大幅降低了车辆使用过程中的油耗和电耗;提升了整车在制动减速过程中的驾驶舒适性;整车制动安全性和系统寿命满足国家相关法规要求。该系统显著增强了企业产品竞争力,有效推动了新能源客车的销售,取得了巨大的经济效益和社会效益。”。

(2)北京新能源汽车股份有限公司给出如下评价:“为提升纯电动乘用车的产品性能和市场竞争力,我公司与清华大学开展了制动能量回收关键技术的应用合作。……ECE-15城市工况下该系统降低整车电耗20%以上;整车制动安全性满足国家相关法规和实际使用要求……为公司多款纯电动乘用车的产品开发、性能提升和市场销售做出重大贡献,经济效益和社会效益显著。”。

(3)奇瑞汽车股份有限公司给出如下评价:“我公司从2012年开始与清华大学就制动能量回收关键技术的应用展开了合作工作,……通过制动能量回收策略的综合优化,改进了整车的电耗水平,经测试,在ECE-15城市工况下该技术使整车能耗降低了26%……制动驾驶舒适性、系统失效安全保护模式和关键部件的耐久性满足实车使用要求。……为我公司多款纯电动乘用车的推广应用和大气环境的改善,做出了重大贡献,取得了显著经济效益和社会效益。”。

(4)北汽福田汽车股份有限公司给出如下评价:“在城市工况条件下,该系统使整车能耗降低20%以上;整车在制动过程中的驾驶舒适性和乘坐舒适性得到改善;……研究制定的能量经济性评价方法和关键部件耐久性考核方法等实验技术有效支撑了系统开发。为我公司多种形式电动客车的推广应用和新能源汽车产业的发展做出了重大贡献,取得了显著经济效益和社会效益。”。

5. 获奖情况

(1)2015年度中国汽车工业技术发明一等奖

    (2)2015年度北京市科学技术一等奖

应用情况:

研究成果应用于乘用车、商用车、客车全系制动系统产品,支撑了龙头企业核心竞争力的提升。气压防抱死制动系统连续多年国内市场销量第一,超过国际知名品牌WABCOKNORR的总和,并进军美国市场;液压制动核心部件年装车辆同类企业中国内市场占有率第一,配套奥迪、大众、通用等高端车型,并出口国外;制动能量回收成果在北汽、奇瑞、宇通、中通等核心轿车企业与龙头客车企业的纯电、插电、混合动力等汽车上实现了规模化应用,并实现出口。

具体应用情况如下表。

主要知识产权和标准规范等目录:

知识产权(标准)类别

知识产权(标准)具体名称

国家(地区)

授权号(标准编号)

授权(标准发布)日期

证书编号(标准批准发布部门)

权利人(标准起草单位)

发明人(标准起草人)

发明专利(标准)有效状态

发明专利

一种电驱动汽车混合制动相平面防抱死控制方法

中国

ZL201210141423.6

2014.08.13

1462559

清华大学

张俊智、孔德聪、邱明喆、吕辰、岳小伟

有效

发明专利

H型管路布置能量回馈式电动汽车液压制动防抱死系统

中国

ZL201110053564.8

2013.05.22

1200597

清华大学

张俊智、吕辰、张彪、苟晋芳、孔德聪

有效

发明专利

车辆电驱动系统动态工况试验方法

中国

ZL200910236015.7

2011.12.28

887313

清华大学

张俊智、柳贵东、何承坤

有效

发明专利

一种液压制动力的控制方法

中国

ZL201310154257.8

2013.04.28

1565413

清华大学

吕辰、张俊智、岳小伟、李禹橦、邱明喆

有效

发明专利

基于加速踏板及制动踏板的电驱动汽车回馈制动控制方法

中国

ZL201210107366.X

2014.4.9

1380242

清华大学

张俊智、岳小伟、吕辰、苟晋芳、何承坤

有效

发明专利

基于改善制动踏板感觉的制动能量回馈系统

中国

ZL201010183368.8

2012.07.04

996705

清华大学

张俊智、张彪、李守波、陈鑫

有效

发明专利

一种混合动力电动汽车主动制动控制方法

中国

ZL200910077200.6

2010.11.10

696809

清华大学

张俊智、陆欣、张鹏君、陈鑫

有效

发明专利

一种电机制动力调节控制方法

中国

ZL201110084149.9

2013.03.20

1157686

清华大学

张俊智、孔德聪、吕辰

有效

发明专利

有防抱死制动功能的混合制动系统及控制方法

中国

ZL200810227380.7

2011.01.26

734034

清华大学

张俊智、张鹏君、陆欣、陈鑫

有效

发明专利

一种纯电动汽车运动控制方法

中国

ZL201110319122.3

2011.10.19

1324296

中国科学院电工研究所

曹桂军、王丽芳、廖承林、张志刚

有效

主要完成人情况:

1.张俊智,排名1,中心主任,教授,工作单位:清华大学,完成单位:清华大学,作为项目总负责人,主持研究工作,制定技术路线和总体方案,参与核心技术研发。提出了压力限差阀芯悬停精密控制技术和多源主动增压回馈制动失效保护技术,发明了回收效率与舒适性协调的新型制动能量回收系统,发明了制动过程动态负载高精度模拟实验装备,并推动产业化应用。

2.王丽芳,排名2,主任,研究员,工作单位:中国科学院电工研究所,完成单位:中国科学院电工研究所,作为项目核心负责人,发明了根据电池荷电状态、充电电流、电池电压修正电机回馈制动转矩的方法。提出基于模型预估补偿的前馈解耦控制方法,实现了滑移率控制与负载模拟控制的解耦。提出大电流、高电压测量方法,支撑了实验装备的研制。

3.施正堂,排名3,副总经理,高级工程师,工作单位:浙江亚太机电股份有限公司,完成单位:浙江亚太机电股份有限公司,作为项目核心人员和浙江亚太机电股份有限公司的技术负责人,发明了一种带失效保护装置的比例阀和制动盘的新型设计与制造方法。负责制定相关产品的技术路线和发展方向,完成了液压制动系统的批量化生产。

4.龙元香,排名4,副总经理,副教授,工作单位:广州瑞立科密汽车电子股份有限公司,完成单位:广州瑞立科密汽车电子股份有限公司,作为项目核心人员和广州瑞立科密汽车电子股份有限公司的技术负责人,发明了一种六通道ABS系统和一种集成ABS的汽车制动能量回收系统及方法。负责制定相关产品的技术路线和发展方向,完成了气压制动控制系统的批量化生产。

5.燕少德,排名5,副总,工作单位:广州瑞立科密汽车电子股份有限公司,完成单位:广州瑞立科密汽车电子股份有限公司,作为项目核心人员,发明了一种集成ABS的汽车制动能量回收系统的方法,提出了一种气压制动压力调节器性能检查方法,组织制定相关产品的开发流程规范与功能测试标准。

6.何承坤,排名6,助理研究员,工作单位:清华大学,完成单位:清华大学,作为项目核心人员,发明了一种车用电制动系统动态负载模拟方法,发明了车辆电驱动系统动态工况试验方法,发明了一种直流测功加载系统。

7.李芳,排名7,副研究员,工作单位:中国科学院电工研究所,完成单位:中国科学院电工研究所,作为项目核心人员,构建了回馈制动系统动态负载实验装备的通信系统,制定了通信协议。

8.李立刚,排名8,副院长,助理工程师,工作单位:浙江亚太机电股份有限公司,完成单位:浙江亚太机电股份有限公司,作为项目核心人员,制定了能量回馈式汽车液压防抱死制动系统性能要求及试验方法和能量回馈式汽车液压防抱死制动系统耐久性能要求及台架试验方法等行业团体标准。

9.苟晋芳,排名9,助理研究员,工作单位:中国科学院电工研究所,完成单位:中国科学院电工研究所,作为项目核心人员,发明了最大回馈效率策略、良好踏板感觉策略及回馈效率与踏板感觉综合兼顾策略,发明了兼顾回收效率与制动平顺性的收加速踏板回馈与踩制动踏板回馈的协调方法。

        10.袁野,排名10,工作单位:清华大学,工作单位:清华大学,作为项目核心人员,发明了一种电驱动车辆用液压制动力调节装置,发明了具有能量回馈和ESP功能的液压制动系统及其控制方法。

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