装载机能耗高，排放差，燃油效率低，在当今能源紧缺和环境恶化问题日益严重的情况下，研究装载机混合动力节能技术具有重要的理论意义与现实意义。近年来对并联混合动力装载机技术的研究取得了一系列优秀成果，有效地提高了能源利用率，但是由于传统并联方案仍保留液力变矩器，无法从根本上提高系统传动效率，制约了并联结构的发展。本文提出串联式重度油-电混合动力装载机结构方案，取消了液力变矩器，针对结构方案与装载机工况特点进行控制策略研究，通过有效地管理系统能量，合理分配系统功率，使动力系统各元件在高效区工作，取得较好的节能减排效果。论文主要研究内容及相关结论包括以下几点：1.论文提出了重度串联式油-电混合动力结构方案。采用理论公式和经验公式相结合的分析方式，建立串联混合动力装载机动力传动系统模型。采用遗传算法对系统进行参数匹配，提出了以动力系统效率为优化目标函数，以满足负载驱动需求、实现最小装机功率为约束条件的参数匹配优化方案。2.研究了串联式重度混合动力装载机系统的控制策略。提出了基于自判断分段式多工作点控制策略与模糊逻辑控制策略，设计了模糊逻辑控制器，建立控制策略结构与控制规则。台架试验表明：两种控制策略都能保证发动机基本工作在高效区且输出平稳转矩，超级电容稳定工作且达到动态平衡。在发动机定转速下，采用自判断分段式多工作点切换控制策略比传统装载机节油约12%，采用模糊逻辑控制策略比传统装载机节油约14.03%；在发动机变转速下，采用自判断分段式多工作点切换控制策略比传统装载机节油约15.05%，采用模糊逻辑控制策略比传统装载机节油约17.27%。3.采用瞬时优化与二次规划算法优化了模糊逻辑控制策略。建立了瞬时等效燃油消耗计算模型，分析系统功率流，制定了基于二次规划的能量管理策略。以系统综合效率最优为目标建立优化模型，优化发动机转速与动力系统功率分配，提高模糊逻辑控制效果。台架试验证明，瞬时优化算法进一步降低了发动机油耗，比传统装载机节能约18.18%；二次规划算法实现全局最优控制路径，保证发动机工作在最优效率曲线附近，进一步改善了燃油经济性，相比传统装载机节能约18.48%。4.搭建了国内第一个基于电力传动技术的重度串联式油-电混合动力装载机试验台。并分别进行了以下八组对比试验：（1）传统试验，根据驾驶员意图控制系统工作；（2）并联式混合动力发动机变转速试验，采用模糊逻辑控制系统转矩分配；（3）串联式混合动力发动机定转速试验，采用逻辑门限控制系统转矩分配；（4）串联式混合动力发动机定转速试验，采用模糊逻辑控制系统转矩分配；（5）串联式混合动力发动机变转速试验，采用逻辑门限控制系统转矩分配；（6）串联式混合动力发动机变转速试验，采用模糊逻辑控制策略进行系统转矩分配；（7）串联式混合动力发动机变转速试验，在模糊逻辑转矩控制的基础上进行瞬时优化；（8）串联式混合动力发动机变转速试验，在模糊逻辑转矩控制的基础上进行二次规划，寻找全局最优控制路径。通过台架试验验证了所提出的能量管理控制策略的正确性和适用性。理论和试验研究工作表明：串联式重度油-电混合动力装载机通过电力传动技术取代了传统的液力变矩器，提高了传动系统传动效率；本文提出的控制策略实现了不同工况下系统的能量管理，使动力源与负载能够更好地匹配，提高了装载机效率与燃油经济性。