随着时代的发展,国家《中国制造2025》战略的提出,工程机械车辆能源的低碳化、绿色化、可持续化和技术上智能化研究日趋火热。国家正处于蓬勃建设发展中,基础建设工程中使用的传统柴油工程机械车辆能源消耗十分巨大,工程机械车辆的电动化作为主要节能减排方案被广泛研究。而装载机作为工程机械车辆中非常重要的一员,但是由于其排放污染大、能源利用率低、能源消耗严重和噪音污染的缺点,对其电动化的研究不可避免必不可少。本文提出对纯电动装载机的研究方案。研究纯电动装载机结构形式和电动化匹配方案,通过对装载机的行驶驱动系统、液压驱动系统控制策略、制动能量回收系统控制策略的研究,提高装载机的工作作业方面的动力性要求和减少其能量消耗、提高能源使用效率的经济性要求。本文依托山西省科技平台计划项目(201805D121005)和山西省“1331工程”重点学科建设计划项目的支持,开展纯电动装载机整机匹配控制及其动力性经济性仿真的研究工作。论文主要研究内容如下:(1)纯电动装载机动力结构分析分析4种传动形式,分析比较其优势和缺点,然后确定纯电动装载机传动形式。从纯电动装载机的动力源组成、行驶驱动系统、液压泵驱动系统和制动能量回收系统四个方面进行研究。确定纯电动装载机传动驱动方案,并以某款传统柴油装载机为原型进行油改电的匹配计算和整机基本结构设计。(2)整机控制策略确定纯电动装载机驱动控制策略整体构架。从动力驱动结构入手,结合加速踏板开度、制动踏板开度和所需驱动电机转矩的关系,对纯电动装载机行驶驱动系统和液压泵工作驱动系统进行控制策略的制定,针对装载机制动时能量消耗过大从装载机前、后轴制动力矩分配和制动力与电机再生制动分配系数的关系对制动能量回收系统进行控制策略的制定,并用模糊控制算法优化对控制策略进行优化。(3)搭建整机模型和控制策略仿真模型根据所建立的纯电动装载机结构,确保装载机可靠性,在Cruise软件中搭建纯电动装载机整车模型,按纯电动装载机功率流方向进行整车模型的信号连接。并在Matlab/Simulink中搭建控制策略仿真模型,并且以Cruise中整车模型的输出信号为控制策略仿真模型输入信号,进行Cruise软件与Matlab/Simulink的联合仿真。为了方便比较,在Crusie中搭建了传统装载机模型进行仿真对比。(4)仿真分析分析对装载机工作作业效率的影响因素,对纯电动装载机仿真结果进行分析,通过最大车速、最大牵引力、最大爬坡度,验证纯电动装载机动力性;通过能量消耗和动力电池SOC值仿真结果验证纯电动装载机节能效果。通过对比分析传统装载机和纯电动装载机车速、最大牵引力和最大爬坡度仿真结果,显示出纯电动装载机在最大牵引力的表现上比传统装载机提升8%,最大爬坡度性能表现上提升9.9%,充分说明了纯电动装载机不仅满足了其行驶、工作的动力需求,而且还比原型传统装载机的动力性有所提高。也证明了本文纯电动装载机控制策略是有效且准确的。经过对比在相同工况下传统装载机和纯电动装载机的能耗曲线和对比纯电动装载机制动能量回收系统中是否搭载了模糊控制策略对纯电动装载机能耗和SOC值的影响,通过仿真结果得出装载机在经过一个“V”型作业工况时,纯电动装载机比传统装载机节约能耗14.6%。纯电动装载机在搭载模糊控制策略下节能效果达到了15%,电池SOC值表现上升1.9%,证明了本文对纯电动装载机控制策略达到了节能效果,模糊控制策略的可行性。