【优博微展2018】秦兆博：混合动力履带车辆机电复合传动系统优化设计方法

秦兆博 ：2018年清华大学优秀博士学位论文二等奖获得者

混合动力履带车辆机电复合传动系统优化设计方法

Optimal Design Methodology of the Electro-Mechanical Transmission System for Hybrid Tracked Vehicles

作       者：秦兆博          

指导教师：李克强

培养院系：汽车工程系          

学       科：机械工程

读博感言：可以失败，别放弃

研究背景/选题意义/研究价值

履带车辆已经在建筑工业、农业、航空航天和军事等领域广泛应用，发挥着举足轻重的作用。受内燃机自身热效率的限制，传统燃油车辆较难满足日益严格的能耗和排放标准，混合动力系统是理想的替代产品。

混合动力履带车辆传动系统设计中复杂因素较多，提升系统的综合传动效率及实现良好的直驶和转向性能是研究的重点和难点。如何根据履带车辆的行驶性能需求不同，选择最优的混合动力传动系统构型方案是混合动力履带车辆传动系统设计中的研究方向。

主要研究内容

1. 混合动力履带车辆传动系统的拓扑构型优化

提出自动建模方法，省去转向横轴，实现了两侧履带的独立精确控制。

2. 混合动力车辆的能量管理策略设计

本文提出了一种基于功率流效率最大化的近优能量管理策略EERCS，与动态规划控制结果相近，整体运算时间相比动态规划大幅减少。

3. 混合动力车辆传动系统的参数匹配优化

提出了基于均匀设计建立初值的UD-CAPSO算法，采用混沌优化降低算法局部收敛的概率。

自动建模方法

新型构型方案拓扑种类众多，搭建了可表征系统所有节点的转速、转矩关系的系统特征矩阵。

EERCS控制策略

混合动力车辆近优能量管理策略，利用瞬时最优功率流效率计算。可用于在线控制。

主要创新点

1. 提出了基于多排行星齿轮传动的双输出混联式混合动力履带车辆机电复合传动系统构型。

2. 提出了双输出混联式混合动力车辆传动系统拓扑构型的自动建模、分类及筛选方法。

3. 提出了融合拓扑构型、能量管理策略与参数匹配的混合动力车辆传动系统协同优化设计方法。

代表性学术发表

1. Zhaobo Qin, Yugong Luo, Weichao Zhuang, Ziheng Pan, Keqiang Li, Huei Peng. Simultaneous Optimization of Topology, Control and Size for Multi-mode Hybrid Tracked Vehicles. Applied Energy, 2018, 212: 1627-1641

2. Zhaobo Qin, Yugong Luo, Keqiang Li, Huei Peng. Optimal Design of Single-mode Power-split Hybrid Tracked Vehicles. ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2018, 140(10): 101002. 

作者：秦兆博  

供图：秦兆博  

编辑：清华大学研究生院 周明坤  吴佳瑛  李文

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