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清华大学学报(自然科学版)  2018, Vol. 58 Issue (1): 27-34    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.005
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基于行星传动的双模混合动力履带车辆传动系统结构设计
秦兆博1, 罗禹贡1,2, 解来卿1, 陈文强1, 李克强1
1. 清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室, 北京 100084;
2. 北京电动车辆协同创新中心, 北京 100081
Dual-mode hybrid track-type vehicle powertrain design using planetary gear sets
QIN Zhaobo1, LUO Yugong1,2, XIE Laiqing1, CHEN Wenqiang1, LI Keqiang1
1. State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. Collaborative Innovation Centre for Electric Vehicles, Beijing 100081, China
全文: PDF(3090 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 该文提出了一种具有双输出的混联式混合动力履带车辆的传动系统结构设计。该结构具有双输出轴分别连接左、右履带,通过与3排行星齿轮结构连接,可以实现两侧履带的精确独立控制,通过控制发动机工作状态,使车辆的运行效率最优,在充分保证直线行驶性能的同时,增强行进中转向能力。相比于现有的复杂混合动力履带车辆传动系统,该设计可以省去转向机构,并提升系统综合运行能力。采用自动建模的方法对所有可行结构进行动力学分析,结合不同结构类型的特点确定双模结构组合方式。通过系统特性初筛、性能精细筛选得到满足设计要求的结构。通过动态规划算法对所选结构进行典型工况下的燃油经济性分析。仿真结果表明,得到的最优方案比目前常用的串联式混合动力履带推土机具有更优的直线行驶、转向行驶和燃油经济性能。
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秦兆博
罗禹贡
解来卿
陈文强
李克强
关键词 行星传动履带车辆混合动力车辆双模转向性能    
Abstract:This paper presents a powertrain design for hybrid track-type vehicles based on planetary gear sets. The design uses a three planetary gear set structure with two operating modes for the best fuel efficiency while improving the straight driving performance and the steering performance. This design eliminates the complex steering shaft while ensuring the steering index and improving steering efficiency compared with current powertrain designs. An automated modelling method is used to analyze all the candidate designs. The designs are screened using dynamic programming to analyze the fuel economy to select the best one with the least fuel consumption. Simulations indicate that the design has better performance and fuel economy than the current series hybrid benchmark for the track-type vehicle powertrain design.
Key wordsplanetary gear set    track-type vehicle    hybrid vehicle    dual mode    steering performance
收稿日期: 2017-03-22      出版日期: 2018-01-15
ZTFLH:  U469.6+94  
通讯作者: 李克强,教授,E-mail:likq@tsinghua.edu.cn     E-mail: likq@tsinghua.edu.cn
引用本文:   
秦兆博, 罗禹贡, 解来卿, 陈文强, 李克强. 基于行星传动的双模混合动力履带车辆传动系统结构设计[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2018, 58(1): 27-34.
QIN Zhaobo, LUO Yugong, XIE Laiqing, CHEN Wenqiang, LI Keqiang. Dual-mode hybrid track-type vehicle powertrain design using planetary gear sets. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2018, 58(1): 27-34.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.005  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2018/V58/I1/27
  图1 双模混合动力履带推土机的系统结构
  图2 本文混合动力履带推土机传动系统设计方法
  图3 3排行星传动的两种结构形式
  图4 直线行驶情况下的行星传动结构杠杆图
  图5 本文双模结构构成方式
  图6 第一模式及其动力学特征矩阵
  图7 4种可能第二模式及其动力学特征矩阵
  表1 履带推土机的基本参数
  图8 筛选后得到的其中3种设计方案示例
  图9 履带推土机实际循环工况示意图 [12]
  图1 0 串联式方案的动态规划结果
  图11 最优方案的控制结果分析
  图12 最优方案极限直线行驶性能控制
  图1 3 最优方案极限转向行驶性
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