"2019年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）科学技术进步奖一等奖。项目组经过数年的研究，创新设计底盘驱动/制动、转向、悬架等系统的关键组件，构建了智能底盘多智能体动态协调控制架构，提出纵向、横向及垂向耦合集成与协同控制技术，形成以四项创新点为代表的技术群： 1、驱动/制动关键部件结构优化设计及车辆行驶敏捷性、稳定性协同控制技术。鉴于现有研究多聚焦于车辆驱动/制动系统独立控制且忽视内在耦合关系，割裂影响机理、系统结构及控制方法。从驱动/制动系统结构优化与方法设计两个方面，提出融合路面附着系数估计的车辆驱动防滑（ASR）、能量回馈型制动防抱死系统（ABS）及制动力精细调节技术、驱动/制动协同的车辆稳定性强鲁棒控制技术，解决车辆行驶敏捷性与稳定性控制所面临的参数摄动、控制时滞、多执行器耦合与冗余等难题。 2、车辆线控转向系统优化设计及转向操纵主动控制技术。针对转向系统存在的耦合摆振、结构参数时变不确定和线控时滞问题，项目组分别提出了考虑悬架与摆振问题耦合机理的车辆系统优化设计技术、减轻操纵负荷的前轮主动转向驾驶员共享控制技术和全电控四轮线控转向轨迹精确跟踪及横摆稳定性控制技术。

01. 成果简介 质子交换膜燃料电池具有高比功率、可快速启动、无腐蚀性、反应温度低、氧化剂需求低等优势，是当前燃料电池汽车的首选，然而，针对目前质子交换膜燃料电池系统设计和控制，还存在以下问题： 1. 在考虑零下低温条件下电堆快速暖机的前提下，实现最优增湿效果，是燃料电池系统设计的一个挑战； 2. 由阳极与阴极两侧压差波动造成的燃料电池质子交换膜机械损坏、以及由燃料电池的高电位造成的燃料电池多孔碳纸化学腐蚀，是限制燃料电池寿命的重要因素； 3. 当燃料电池汽车进入隧道或者地下车库等封闭空间时，由于阳极吹扫而被排出的氢气会在该密闭空间上方聚集，产生安全隐患； 本成果提供一种能够实现阳极再循环和阴极排气再循环的燃料电池系统设计，以及相应的气体压力随动控制、气体湿度多模式控制和输出电压钳位控制，可精确控制进入电堆的氢气/空气压力、总流量、温度、湿度和氧含量等参数，具体如下： 1. 燃料电池系统对进气湿度要求较高，只有在最优增湿条件下，才能实现最高输出效率，为了实现对进气湿度的控制，目前主要由外部增湿和自增湿两种系统，前者低湿环境条件下电堆增湿效果较好；后者取消了外部增湿器，加快了零下低温条件下电堆暖机过程。本成果采用阳极+阴极双循环系统，在小负荷工况下，增大阴极循环程度，充分运用阴极生成水对燃料电池进气进行加湿；在中高负荷下降低阴极循环程度，而增高阳极循环程度，避免由于进气流量过大引起的阴极循环泵功率消耗过高的问题。兼顾低湿环境条件下提高电堆增湿效果与零下低温条件下电堆暖机过程，提高电堆效率； 2. 首先，进入燃料电池电堆的气体流量与气体压力存在一定耦合关系，导致阳极与阴极两侧气体压力将随着燃料电池发电系统的输出功率变化而变化，由此引起的阳极与阴极两侧压差波动会对燃料电池内部的质子交换膜产生机械损坏，本成果采用阳极+阴极压力快速随动控制，从而降低由压力波动造成的机械损坏；此外，在怠速或小负荷时，燃料电池的高电位会对燃料电池内部的多孔碳纸造成化学腐蚀，为此，在怠速或小负荷时，本成果通过增大阳极循环程度，降低燃料电池电位，实现对电压的钳位控制，从而降低由高电位引起的化学腐蚀；综上所述，本成果通过阳极+阴极压力快速随动控制和电压钳位控制，延长电堆寿命； 3. 由于氮气和水的浓差扩散作用，燃料电池阳极侧都会出现氮气累积和液态水水淹现象，引起燃料电池性能下降，因此需要定期对阳极侧进行吹扫，将累积的液态水、氮气与未反应的氢气一起排出。本成果在阳极出口处增加了燃料电池小面积单片，用于处理尾排氢气，从而实现燃料电池系统氢气零排放，保障燃料电池系统的运行安全。 燃料电池双循环系统02. 应用前景 本成果可应用于质子交换膜燃料电池领域。03. 知识产权 本成果涉及9项发明专利。04. 团队介绍 项目团队主要研究方向新能源汽车动力系统，团队成员包括欧阳明高、李建秋、杨福源、王贺武、卢兰光、李希浩、徐梁飞、杜玖玉、韩雪冰、冯旭宁等，课题负责人为李建秋，获得国家技术发明二等奖两项，北京市科学技术一等奖一项、中国汽车工业技术发明一等奖一项，论文发表200余篇。项目团队深度参与了中国新能源汽车的战略规划、科技研发、国际合作、示范考核和产业化推进的全过程，培育出多家学生创业型高科技企业，为中国新能源汽车跻身世界先进行列作出了重要贡献。05. 合作方式 技术许可。06．联系方式 邮箱： zhangyan2017@tsinghua.edu.cn

项目背景：国内外当前对水陆两栖推进器的研制涉及一系列 理论、技术和功能应用等问题，其中，基于海鳐鳍水下波动推进 机理，同时仿蛇在陆地上蜿蜒爬行的运动方式，对推进器水陆两 相运动进行适应性设计，使其不改变推进模式同时满足水面推进 和陆地行走需求，是当前研究的热点。采用主要采用组合泵喷推 进方式使其在水下保持高速航态和声隐身性，搭载多波束探测系 统以及自主航行控制技术，使其可以环岛自主航行，探测水体目 标及海底地形地貌，最终形成全地形波动式水陆两栖推进器的设 计，目前鲜有报道。 所需技术需求简要描述：通过对全地形波动式水陆两栖推进 器所涉及的仿生推进机理、推进装置、航行控制等关键问题进行 研究，突破两栖仿生推进器深潜结构设计、动力学建模与分析、 波动与泵喷耦合推进方式、运动控制器设计技术、多波束搭载设 计技术，实现水陆两栖推进器统一控制系统及动力系统框架下的 水-陆两栖航行，完成复杂水陆两栖作业任务。技术指标：工作 水深不小于 500 米，可实现悬停、原地回转等高操纵性；搭载多 波束声纳，具备高精度探测识别能力；总尺度不低于 5m，最高航速不低于 20kn，自噪声低于 60dB，柔性材料拉伸强度>800MPa、 断裂伸长率>2.5%。  对技术提供方的要求:拥有相关研究的技术团队。 

本发明公开了一种直流接触器节能控制装置，包括：微处理器模块：用于控制电压和电流采集模块、驱动模块、低压保护模块、外部存储模块以及液晶显示模块的工作；电压和电流采集模块：用于将电源电压和线圈电流转换为微处理器模块的A/D口所允许的电压值；驱动模块：包括两个与线圈串联的开关管和一个与线圈并联的续流二极管；低压保护模块：用于防止线圈电压过低造成不可靠合闸；外部存储模块；液晶显示模块：用于显示直流接触器的状态信息；电源模块：用于给整个控制装置供电。本发明有效地减小了保持阶段的线圈电流，降低了线圈温升，节约了能源。

平面·UI、原画·插画、IT·技术、互联网·运营、其他设计等，零基础入门、精品小课。

在可持续发展战略的影响下，属于清洁能源范畴的纯电动汽车、混合电动汽车及燃料电动汽车的发展成为世界各国关注的焦点。传统的离合器空调压缩机在新型的电动和燃料汽车上无法使用，因此研制新型的电动压缩机成为电动汽车整车配套的必然选择。电动汽车器件布置比较紧、自重大，为了实现电动压缩机小型化和轻量化的目的，压缩机设计采用了直流无刷电机和涡旋压缩机一体化半封闭的设计方案。由于电机内有制冷剂和冷冻油流过，无法安装位置传感器，因此需要开发无位置无刷直流电机电动压缩机控制器。SED36型一体化整体电动压缩机及其控制器由华东理工大学和上海三电贝洱汽车空调有限公司合作自主开发，填补了国内空白，技术水平达到国际领先水平。申报了两项具有自主知识产权的国家发明专利和一项国际发明专利，两项国家发明专利已经公开。PCT专利申请号为：CN2004/001552；国家专利公开号：1538613和1635310。第一代产品通过了上海汽车工业科技发展基金会的验收，第二代产品经上海市科学技术委员会鉴定，鉴定认定技术达到国际领先水平。

在可持续发展战略的影响下，属于清洁能源范畴的纯电动汽车、混合电动汽车及燃料电 动汽车的发展成为世界各国关注的焦点。传统的离合器空调压缩机在新型的电动和燃料汽车上 无法使用，因此研制新型的电动压缩机成为电动汽车整车配套的必然选择。电动汽车器件布置 比较紧、自重大，为了实现电动压缩机小型化和轻量化的目的，压缩机设计采用了直流无刷电 机和涡旋压缩机一体化半封闭的设计方案。由于电机内有制冷剂和冷冻油流过，无法安装位置 传感器，因此需要开发无位置无刷直流电机电动压缩机控制器。SED36型一体化整体电动压缩 机及其控制器由华东理工大学和上海三电贝洱汽车空调有限公司合作自主开发，填补了国内空 白，技术水平达到国际领先水平。 主要技术参数：工作电压范围为DC280V-360V；压缩机转速为600-10000rpm； 输入功率等级为2.5KW；具有参数自适应和多种保护功能。 适用于纯电动汽车、混合电动汽车及燃料汽车空调系统；无位置无刷直流电机控制方法具 有技术通用性，适用于各个行业的无位置无刷直流电机控制

项目的背景及目的 桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具，在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用，当前，对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的，存在着培训周期长，劳动强度大，工作效率低，安全性不高等缺点。为此，设计一套操作方便的吊车自动控制系统，可以提高吊车系统的工作效率与安全性能, 并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。 技术原理与工艺流程1）桥式吊车自动控制系统设计 桥式吊车自动控制系统主要包括三个部分：吊车控制单元，工作空间监控单元，和操作单元。控制单元是整个系统的核心部分，它主要负责吊车的作业控制。该单元接收来自操作员的命令，还接收来自工作环境监测单元的环境信息，从而实现自动避障或紧急制动。监测单元主要由多个CCD摄像头和图像处理器构成，主要包括两方面功能：将采集到的环境图像实时地传输到操作单元；对环境信息进行处理，得到障碍位置信息传输给控制单元以实现自动避障。操作单元是桥式吊车自动控制系统的人机接口。 2）桥式吊车实验平台 桥式吊车实验平台主要由机械主体，驱动装置，测量装置和控制系统四部分组成。机械主体是指桥式吊车的机械部分。驱动部分根据控制量来为机械部分提供相应的力/力矩，从而实现对负载的安全、平稳运送。控制系统的控制命令是跟据吊车系统的动力学模型以及实时状态反馈来在线计算的，而实时状态的反馈则通过测量部分（主要包括编码器等传感元件）来完成。 主要技术性能指标Ø 桥式吊车自动控制系统桥式吊车实验平台主要技术指标：l  负载定位精度：5mm。l  负载摆角抑制：-10度~10度。l  具有负载紧急制动能力。l  友好的人机界面。Ø  桥式吊车实验平台主要技术指标：l  外形尺寸：2m×1.2m×0.5m。l  控制周期：<1ms。l  控制方式：力控制。    技术水平及用途 本项目得到天津市自然科学基金项目支持，应用行业  1.运输 2.工业 3.建设。本项目的应用可以提高桥式吊车系统的工作效率与安全性能, 既可将工作人员从艰苦的工作环境中解放出来，又可以增加桥式吊车在危险、极端环境下的作业能力。此外，本项目所设计开发的桥式吊车实验平台，也可以用于各大高校研究所进行非线性欠驱动系统教学、科研的平台。 应用前景分析及效益预测本项目的研究成果，可以有效地提高桥式吊车系统的装运效率，减小系统操作复杂度，降低劳动强度，增加系统的安全可靠性。从而将科学技术转化为生产力，创造出良好的经济效益。同时，随着素质教育的进一步深化，各大高校正不断地寻求良好的实验平台以提高学生的动手能力和学习兴趣，桥式吊车作为一种典型的欠驱动非线性系统是一个很好的研究对像，因此，项目组所设计开发的桥式吊车实验平台在教学、科研上也有广阔的应用前景。

桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具，在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用，当前，对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的，存在着培训周期长，劳动强度大，工作效率低，安全性不高等缺点。为此，设计一套操作方便的吊车自动控制系统，可以提高吊车系统的工作效率与安全性能, 并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。

"该成果获2017年度国家技术发明奖二等奖（通用项目）。(1)创立了快速道路交通安全状态辨识事故风险预警方法体系。 (2)提出了事故前兆的快速道路交通安全分析与多目标优化设计方法。 (3)研发了基于速度引导的快速道路交通安全主动调控技术。 建立了快速道路交通事故前兆特征的表征与识别方法，系统解析了交通事故风险形成机理及演变规率，提出了快速道路交通安全状态类归与主动辨识技术，构造了快速边路交通审故风险主动预警技术。提出了事故前兆特征的快速道路交通安全分析技术，研制了事故前兆特征的交通事故风险分析与优化设计软件，研发了快速边路出入交通冲突仿真快速提取技术，提出了综合考虑效率、安全、环境和能耗的快速道路典型节点交通设计多目标协同优化技术。某于交通安全影响系数构建了常用车速管控设施综合优化技术，提出了不利天气条件下快速道路限速值优化设计技术，构建了面向安全增强、效率提升和多目标协同优化的可变限速控制和系统搭建技术。 "