混合动力装载机具备多动力源,采用电机驱动并取消了变矩器,可有效提升整机的作业效率和能源利用率,具备良好的发展前景。但就其研究状况而言,其存在的关键技术问题有:电机的控制策略影响电机的载荷分布,进而影响载荷外推方法的适用性,因此,研究适用于混合动力装载机电机的载荷外推方法,编制电机的长期载荷谱,为其可靠性设计提供数据基础,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文依托国家科技支撑计划项目“工程机械节能减排共性技术研究”(项目号:2015BAF07B01)以及国家自然科学基金项目“多动力源混合驱动工程车辆的全工况极值载荷度量与外推智能优化”(项目号:51375202),围绕上述关键技术问题开展研究工作,主要研究内容与结论如下:(1)以混合动力装载机电机载荷外推为研究重点,搭建试验样机和电机控制模型,制定电机载荷谱测试方案。以1.8吨轮式装载机为样机原型,对其动力系统进行硬件选型,搭建了试验样机;采用dSPACE快速控制原型系统和VCU_Link信号转换模块组建了整机控制系统和整机数据采集系统;重点研究前后桥电机控制策略,制定了电机总力矩控制策略、电机过载保护策略和电机力矩优化分配策略,可根据驾驶员操作优化电机的驱动力矩,并保证其作业安全性;根据装载机的作业特性,制定了适用于混合动力装载机的电机载荷谱测试方案。(2)测试电机在典型工况下的载荷谱,分析电机载荷特性。基于电机载荷谱测试方案,测试了电机在典型工况下的载荷变化;采用小波阈值降噪法对测试数据进行了滤波降噪,有效提高了载荷数据的信噪比。根据装载机的“V型六段”作业特点,对前后桥电机载荷数据进行作业段划分;通过分析铲掘段电机数据发现,单个电机的转矩不满足厚尾分布,而前后桥电机总转矩呈厚尾分布,并通过了平稳性和各态历经性检验,符合时域外推法的前提条件。(3)建立POT模型,对前后桥电机总转矩进行时域外推。为获取单个电机的外推载荷,提出了将POT模型与行驶系统联合仿真模型相结合的载荷外推方法;从阈值选取、分布拟合、参数估计和拟合优度检验等方面建立POT模型,并利用POT模型对前后桥电机的总转矩进行时域外推,分析结果表明基于POT模型的时域外推法可以实现前后桥电机总转矩的合理外推。(4)基于MATLAB/Simulink和AMESim搭建行驶系统的联合仿真模型,通过仿真获取单个电机外推载荷。利用AMESim搭建了混合动力装载机行驶系统的动力学模型,利用MATLAB/Simulink搭建了前后桥电机的控制模型,通过建立两者的联系,获得行驶系统联合仿真模型;利用图示法和相关系数法,验证了行驶系统联合仿真模型的合理性;以前后桥电机的外推总负载作为行驶系统联合仿真模型的负载输入,通过仿真模拟得到基于控制策略的单个电机外推载荷。本文提出的将POT模型与行驶系统联合仿真模型相结合的载荷外推方法,能有效实现混合动力装载机电机的载荷外推,为其可靠性研究提供基础数据。