随着全球能源短缺和环境污染问题的日益严峻,包括德国、法国等在内的国家纷纷宣布禁售燃油车,我国工信部也将全面禁售燃油车提上日程。挖掘机作为能耗大户,已成为工程机械领域中不可忽略的主要污染物排放源之一。因此,新能源工程机械设备成为必然的发展趋势。近来,国内外对新能源工程机械设备的研究不断深入,已有部分电动挖掘机产品面世。该类产品作业时需从电网取电,受到电网分布的空间性限制,机动性较差。随着动力电池技术的发展,蓄电池驱动的纯电动工程机械设备越来越多,但是受到储能技术的限制,系统整体续航能力不足,实用性较低。同时,作为电动挖掘机的动力来源,电池组参数的合理匹配对动力系统及整机性能表现都有显著影响,因此,研究电动挖掘机动力电池组的合理匹配问题尤为重要。本文设计了一款蓄电池驱动的纯电动挖掘机并对其关键技术动力电池组匹配优化进行了研究,提出了基于电池动态特的电池系统参数匹配方法,完成了电池系统的参数匹配,全文主要工作如下:(1)研究分析限制挖掘机实现电动化转型的技术难点,总结了目前已有电动挖掘机技术方案的不足。(2)提出一种新型蓄电池驱动的纯电动挖掘机设计方案,由可移动工程供电车和电动挖掘机两部分构成。详细介绍其工作原理,完成其机械系统和电气系统的设计。机械系统主要包括工程供电车和电缆自动收放装置,该装置能够避免供电电缆在挖掘机旋转作业过程中难以与挖掘机保持同步而产生的电缆磨损、拖拽等安全问题,实现电缆的自动收放。电气系统完成电动挖掘机的电力变换与电能的管理与控制,主要包括动力电池组、BMS电池管理模块、充电模块、无线通信模块、变流模块、电机控制器这六部分。(3)分析研究了目前已有的动力系统参数匹配方法,提出一种基于电池动态特性的电池组参数匹配方法,完成电池组的参数匹配设计,对动力系统中关键电气部件进行选型。该技术分析了动力电池的动态输出特性包括循环寿命特性、容量特性、功率特性和开路电压特性,认为挖掘机在实际放电工况下电池可用容量衰减及电池关键特征参数DOD和放电倍率对电池系统实际使用和匹配设计结果影响较大。因此,在电池多倍率放电试验数据的基础上建立电池Peukert放电模型,在工况已知的情况下采取工况等效电流根据Peukert方程实现电池组的参数匹配,以此对实际放电条件下电池可用容量衰减进行修正补偿。最后根据电池寿命模型确定了电池组的关键特征参数。(4)对文中设计的电动挖掘机和工程供电车在20kW工况下进行循环试验,验证该电动挖掘机的可行性和实用性以及文中提出的基于电池动态特性的电池组匹配设计方法的正确性。试验结果表明电池组设计达到既定需求,并且具有较高的匹配精度。