工程机械电动化关键技术及应用

2023-08-02 14:45

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该项目团队产学研用深度合作,攻克了工程机械电动化创新设计、面向复杂行走-作业工况条件的智能控制策略及智慧施工服务平台、动力电池全寿命安全管控及整机系列化开发需要的创新测试方法等共性关键技术,研制了成套核心部件及纯电动推土机、装载机系列产品,形成了3大创新成果:


1.首创了国际首款电动化推土机等工程机械用多电机协同分布式电驱动系统,发明了电动化推土机等工程机械轮边直驱技术,实现了电动履带式推土机中电传动系统的能源利用率高达88%;提出了工程机械用全速域高效的永磁电机设计开发与控制技术,实现了电机系统最高效率超过97%,大于85%的效率区域占比超过93%,整机传动效率较现有推土机提高10%以上,达到了国际领先水平,显著降低了整机电耗;建立了机-电-磁-液-控制多学科高综合性和高集成化的系统仿真基础理论及优化设计方法,实现了电动化工程机械系统构型、电传全系统参数最优化设计,并可减少计算量70%以上,解决了工程机械电动化设计及产业化难题。


2.发明了工程机械多电机多域协同智能控制及多维度自适应的智能能量管理方法,保证了推土机直线行驶的安全性,将行驶直线度相比国标要求减小了40%以上,并实现了负载自适应,电耗较竞品降低8%以上;创新开发了支持OTA的VCU软硬件系统和智慧施工服务平台,实现了对控制软件的云端升级和对施工场景及工程机械整个施工过程的实时数据采集、实时监控、在线故障预警、工程量计算、预测管理和充电管理,并国内首次在电动化推土机等工程机械应用。


3.突破了针对电动化工程机用动力电池寿命安全管控难题以及系列化开发需要创新测试技术,提出了电动化工程机械用刚柔耦合减振动力电池系统及电池寿命安全智能管理技术,保证了电池系统安全可靠,实现了电池全寿命状态管理误差小至2%以内、电池异常早期预警,解决了工程机械用动力电池系统全寿命状态可靠预测和安全管控等行业难题;提出了全球首套高压电安全动模测试系统等工程机械电动化测试所需新技术,解决了国内外该类设备缺乏的问题,为工程机械电动化系列开发测试提供了有力支撑。


项目获授权国家发明专利31件、其他知识产权9项;发表论文16篇,其中SCI一/二区Top期刊论文8篇;制订企业标准37项。实现销售收入4522万元。


项目建立了工程机械电动化正向设计开发流程,建成了完善的电动化工程机械知识产权和标准规范体系,为工程机械行业发展和转型升级,做出了重要贡献,经济和社会效益非常显著。


获奖等级:三等奖

完成单位:山推工程机械股份有限公司、上海交通大学、山东大学、北京理工大学、上海凌翼动力科技有限公司