电动挖掘机方案设计及动力电池匹配优化研究

《电动挖掘机方案设计及动力电池匹配优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：TM911国际图书分类号：621密级：公开西南交通大学研究生学位论文电动挖掘机方案设计及动力电池匹配优化研究年级二零一五姓名李波申请学位级别工学硕士专业机械电子工程指导老师柯坚教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TM911U.D.C:621SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDESIGNOFELECTRICEXCAVATORANDRESEARCHONPOWERBATTERYMATCHINGOPTIMIZATIONGrade:2015Candidate:LiBoAcadem

2、icDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.KejianMay.2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密

3、，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）厘清了挖掘机实现电动化转型的技术难点，分析了已有电动挖掘机技术方案的不足；（2）根据实际项目需求，提出一种新型蓄电池驱动的纯电动挖掘机设计方案，包括可移动工程供电车和电动挖掘机两部分。由工程供电车向电动挖掘机供电，实现电力中继，增加作业的机动性和灵活性并且可以规避传统电动挖掘机安全性和续航能力欠佳的缺点。完成系统的方案设计，包括机械系统和电气系统。机械系统主要包括工程供电车和电

4、缆自动收放装置；电气系统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。（3）在目前已有的动力系统参数匹配方法上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并对动力系统中关键电气元件进行选型。该技术方法分析了目标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，得出电动挖掘机在使用过程中电池实际可用容量衰减特性以及电池关键特征参数DOD和放电倍率对电池系统匹配设计精度影响较大的结论。（4）为了提高匹配精度，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

5、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关键特征参数。（5）对所设计的电动挖掘机在20kW工况下进行循环试验，验证该电动挖掘机设计方案的实用性及电池组参数匹配的合理性，设计结果表明电池组能够满足设计需求，并且具有较高的匹配精度，对电动挖掘机的发展有一定借鉴意义。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果。除本文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或者撰写过的研究成果。对本文的研究做出

6、贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本文完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要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

7、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

8、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