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【专题】北京理工大学机械与车辆学院

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【专题】北京理工大学机械与车辆学院

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来源:
节能与新能源汽车年鉴
日期:
2021/07/16
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一、发展概况

 

机械与车辆学院的科研工作始终瞄准国家重大战略需求和国际科技发展前沿,在车辆总体、车辆传动、车辆电子、车辆悬架、新概念车辆、车辆结构强度与振动噪声、大功率柴油机总体技术、发动机燃烧与排放、发动机增压、先进加工、微小型制造、数字化制造、工业工程、激光微纳制造、检测与控制、机电系统与装备、交通规划与控制等方向达到了国内先进水平,在车辆传动、新能源车辆、智能车辆、大功率柴油机、难加工材料加工、激光微纳制造等研究方向上形成了鲜明的特色和优势。

 

近五年,学院承担了国家重大专项、973基础研究项目(以首席单位获批国防973项目4项,科技部973项目1项,青年973项目1项)、国家自然科学基金重大研究计划(集成和重点)/重点/杰青/仪器专项/忧青项目、科技部国际合作项目、863高技术项目、总装探索一代项目、总装预研项目和国防基础科研项目等,年均科研经费超过3亿元。近五年来学院总计授权国家或国防发明专利301项,在国内外学术刊物及学术会议上共发表论文2000多篇,其中SCI收录论文600余篇,EI收录1000余篇,ESI论文28篇。

 

近年来,学院在多个方面取得重大成果,“一种电动车辆动力系统关键技术产品及其应用”获国家科技发明二等奖(2004),“某车辆系列变矩器及其设计理论”获国家科技进步二等奖(2006),“纯电动客车关键技术在公交系统中的应用”获国家科技进步二等奖(2008),“车辆电传动系统关键技术”获国家科技发明二等奖(2009),“某车辆液力机械综合传动技术与应用”获国家科技进步二等奖(2012),“超快激光微纳制造机理、方法及新材料制备的基础研究”或国家自然科学二等奖(2016),“车辆大功率告诉机电复合传动技术与装置”获国家技术发明一等奖(2019),“装甲车辆自动机械变速操控系统”获国家科技进步二等奖(2019)。

 

二、科研项目及成果

 

机械与车辆学院2019年实现年度科技经费投入4.8亿元,其中国家自然科学基金项目2453万元,国家重大基础研究(973项目)和军委科技委基础加强项目1768万元。获批国家自然科学基金项目25项,总计获批直接资助经费1874万元。其中重点项目2项、优青项目2项、面上项目15项和青年科学基金6项。

 

2019年度学院牵头获国家科技奖励2项,其中国家技术发明一等奖1项,国家科技进步二等奖1项;牵头获省部级科技奖励4项,其中国防科技进步一等奖1项,二等奖1项,三等奖2项。

 

2019年度共发表学术论文500余篇,其中SCI收录339篇,EI收录142篇,年度入选ESI高被引论文37篇,一人入选中国百篇最具影响国际学术论文,3人入选2018年“高被引科学家”名单。出版专著13本。授权发明专利205项。


积极组织承担国防重大工程任务,学院牵头通过军委科技委基础加强重点项目1项,参与课题2项;学院作为副总师单位承担的某新型装甲车辆、某综合传动型号研制、4型装备可靠性增长专项等军工研制任务进展顺利。完成“动力和传动系统自主研发能力建设项目”初设,年度到校经费1.5亿。

 

三、科研设施及科研能力建设

 

北京电动车辆协同创新中心是中国国家级的电动车辆技术创新基地、人才培养和技术孵化基地(图1)。协同创新中心汇集了整车、驱动与传动、发动机、电池、电机、基础设施、智能电网等门类的试验与测试总计90台(套)。该中心具有中国功能最完备的电动车辆动力驱动系统开发及测试系统,其功能包括:针对电动车辆三种典型的动力驱动系统(纯电动、混合动力和燃料电池),能够动态模拟整车行驶道路负载功能,能够开展电机驱动系统控制策略试验、双电机驱动系统协调控制策略试验、发动机-发电机组控制策略试验、综合冷却系统的试验考核、燃料电池电堆特性测试、燃料电池动力系统匹配标定和测试、道路车辆电气/电子零部件电磁兼容性和电气性能试验等。拥有中国规模最大的电动汽车监控平台,能够对北京市的电动公交车、电动环卫车、电动出租车以及电动乘用车的电池状态、车辆状态和地理位置等信息予以不间断实时监控。

 

车辆传动国家级重点实验室于1998年正式成立,是我国车辆传动领域唯一的国家级实验室。实验室拥有大型仪器设备220余台套,包括动态性能仿真试验台、综合传动转向性能试验台、传动环境模拟试验台、机电传动试验台、传动装置减振降噪试验平台、摩擦元件润滑与密封试验台、虚拟装配试验平台、现代设计中心等。同时实验室还拥有履带车辆全工况性能试验台,可完成1400kW大功率履带车辆综合传动装置转向性能试验。采用高低温-湿度-振动综合的环境试验系统平台来全天候的模拟车辆传动装置的各种使用工作环境试验。对综合传动装置进行低温至高温温度范围内的环境适应性试验和湿度试验,进行产品的振动环境与冲击环境试验,可对整车及零部件开发过程中振动噪声提供声学测试。

 

电动车辆国家工程实验室于2008年成立,是我国唯一的国家级电动车辆整车工程实验室,也是中国电动车辆电机及其控制器测试的权威检测机构。实验室现有仪器设备68台(套),包括:电动车辆电机及其控制器测试基地、电动车辆系统集成与仿真技术平台、电动车辆数据库系统、电动车辆关键部件电动化开发与试验平台等实验设施和条件。具备多套高性能车用电机系统专用试验测功机,可满足全型号车用驱动电机及其控制器的性能测试和研发试验需求。具有多轴驱动底盘测功系统8×8转鼓实验台,可完成轴距12m以下车辆的底盘测功测试、失效安全等控制模式测试,而且能够对不同工况下电动汽车的制动回收性能进行测试。部件电动化开发与试验平台可以满足车用电动助力转向、电制动、电空调等关键部件的性能开发和试验需求。电动车辆系统集成、控制与仿真技术平台能够按照电动车辆开发流程,实现整车总体布置和匹配计算、整车造型设计和轻量化设计、电动车辆整车综合控制策略半实物仿真和性能预测、结构安全和高压安全仿真分析、电动车辆整车性能测试和标定等功能。

 

无人车技术重点实验室2015年获工业和信息化部批准成立。实验室目前拥有仪器设备等100多台(套)。实验室地面无人车辆配备了先进的外部传感器设备、车辆底层平台电控系统,同时具备适应地面无人系统测试与仿真所需要的软件平台,能够完成的实验有: (1)地面无人车辆电控技术相关实验:转向、制动、发动机、电动车辆电机车辆平台系统适应自动驾驶的电控化技术与线控技术实验;(2)车辆平台动力学与运动学特性对无人驾驶车辆感知、规划、控制的影响实验;复杂动力学系统的建模与仿真研究实验;(3)地面无人车辆环境感知技术实验:环境感知多传感器信息融合测试实验、特定环境检测实验、交通要素包括车辆行人等检测实验等,目标识别与搜索测试实验;(4)地面无人车辆行为决策技术实验:驾驶行为研究与类人经验与知识的学习实验;(5)地面无人车辆规划控制技术测试:全局路径规划测试实验、局部路径规划测试实验、车辆纵向速度跟踪测试实验、车辆路径跟踪控制实验,地面车辆自主导航系统综合开发及实验;(6)编队与智能车辆联网技术实验:多智能体协同规划与综合智能控制实验,基于互联网的网络控制系统技术测试。 此外实验室每学年能够接待本科学生50人课外科技活动以及课程教学任务,同时满足研究生60人的课程、课题研究实验与验证测试实验任务。

 

先进加工技术重点学科实验室于2007年7月批准成立立项建设,是我国先进加工技术的重要研究基地。实验室拥有设备总计230台(套),包括飞秒时域/空域整形加工平台、飞秒泵浦-探测显微成像平台、飞秒激光诱导击穿光谱平台、光纤传感器加工检测平台、残余应力检测平台、残余应力调控平台、超声显微检测平台、双机械手超声自动扫查平台等仪器设备。

 

微细结构加工技术研究应用中心2007年正式成立,主要开展用传统加工方法无法实现的、尺度从微米级到厘米级的三维结构及系统的加工、检测、装配工艺方法与装备的工程化开发和技术推广。中心实验室现有仪器设备数总计277台(套),包括最高转速精密微小型车铣复合中心、数控万能复合加工机床,微小型系统超高转速加速度实验系统等。

 

四、主要研究方向

 

机械与车辆学院经过多年发展建设,形成了8个特色鲜明、享有较高学术声誉的研究方向: 

 

1)现代车辆理论与技术:重点研究车辆系统理论与集成、车辆系统动力学、车辆仿真、车辆NVH、车辆可靠性理论、车辆新型传动系统理论与技术等。在车辆综合传动、液力传动、大功率液压传动、机电复合传动、车辆悬挂等技术方面达到国际先进水平。

 

2)节能与新能源车辆技术:重点研究电动车辆设计理论/系统集成与控制、车载能量源安全和高效利用、高效高能量密度一体化电驱动系统、电池系统智能管理系统、新型燃料电池系统等。在纯电动商用车平台技术和纯电动客车应用技术方面处于国际前列。

 

3)无人车和智能车技术:重点研究感知与测控、微小型无人系统设计与集成、先进控制与驱动、信息与综合电子控制技术等。在无人系统的智能控制方面具有明显优势和特色。

 

4)车用动力技术:重点研究燃料燃烧与高效热功转换、车辆动力系统综合控制理论和集成设计方法、内燃机涡轮增压系统设计与调节技术、动力机械热机耦合失效及振动噪声机理、新概念动力系统理论与方法、内燃机排放物生成机理及其环境效应等。在高强化柴油机方面达到国际先进水平。

 

5)流体机械水动力学与强化传热传质:重点研究流体机械内部复杂流动特性、水中航行器减阻、空化和超空化流动现象、强化传热与高效冷却、太阳能高效利用等。在水中武器空化流动方面具有明显优势和特色。

 

6)先进制造技术:重点研究数字化设计与制造、难加工材料高效精密加工理论与工具、质量控制与监控检测、生产过程管理与控制技术等。在难加工材料的切削、CAD/CAM、无损检测技术等具有明显特色和优势。

 

7)非硅微纳制造:重点研究超快激光微纳制造多尺度建模、电子动态调控的超快激光微纳制造新方法、超快激光微纳制造新应用、精密微小型制造技术、纳米材料的合成与微纳加工等,在精密微细制造与装备技术方面具有明显特色,在激光微纳制造方面居国际前列。

 

8)机械设计理论与方法:重点研究微小型动力系统设计理论与方法、微纳机械表/界面行为与调控机理、高效精密驱动与传动新原理、极端工况机械零部件摩擦学设计等。在微小型动力系统设计理论与方法、高速重载传动摩擦学以及微/纳机械表界面设计等方面具有鲜明特色。

 

五、国内外交流

 

2019年,机械与车辆学院深化同国际一流高校在人才培养、科学研究领域的全方位合作,获批111引智项目2项(含参与1项),新建国际联合实验室2个(北京理工大学国际系统实现联合实验室、北京理工大学-弗吉尼亚大学旋转机械技术联合创新中心),新建中俄学院,稳步推进与俄罗斯莫斯科鲍曼国立技术大学、德国汉诺威工业大学联合学位项目合作。

 

加强与国际学术同行的交流,主办、承办国际学术会议6场、交流论文672篇,教师参加国际会议92人次、特邀报告47个;申请获批短期外专引智项目24项,来自12个国家的36名外专到校开展学术交流或课程讲授;教师在国际学术组织或重要国际刊物任职43人次;教师因公出国境交流127团组、194人次。

 

高质量承办北京市“一带一路”国家大学生科技创新集训营;实施京港澳大学机械与航空工程专业交流与合作项目;强化与大众汽车学院战略合作,共同组织15名本科生赴德国大众总部实践项目;2018年度本科生出国交流人数有创新高、达236人次,其中参与长期项目(3个月及以上)本科生64人,短期项目144人,获CSC资助13人。

 

六、发展规划

 

围绕“理工品牌,中国特色,国际一流”的办院目标,培养兼具道德情怀、科学精神、人文素养、实践能力和创新思维的综合能力突出的领军领导人才,为国家重大工程和国民经济做出不可替代的系列重大贡献。

 

全面深化人才培养综合改革,以校院两级管理机制局部重构为保障,重点实施本研培养供给侧改革,进一步营造教师潜心育人、科研,学生潜心学习、研究的学术氛围。

 

瞄准军民领域重大需求,巩固车辆传动、电动车辆、激光制造、绿色能源与高效动力等方向领先优势,重点发展全域高速无人机动平台、智能网联车辆、新能源车辆大数据、新概念动力、军用储能技术、新型增材制造、生物制造、智能交通等新兴科研方向。

 

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