1.6 工程機械油電混合動力系統的相關技術在電動領域的移植性

當前，油電混合動力系統主要采用并聯式動力系統和上車機構回轉電驅動方案，整機的節能效果大約在10%~30%之間。由于應用的對象相同，其電動機控制器的相關技術可以為電驅動技術提供借鑒，但和電驅動系統用電動機相比仍然具有以下不同之處。

（1）工作原理不同

油電混合動力系統中電動/發電機主要是平衡負載相對內燃發動機的最佳工作點對應的目標轉矩的波動，需要在電動和發電模式之間不斷地切換，要求電動機具有較高的功率密度和快速充放電速率，電動機為斷續工作制；而電動挖掘機用電動機則為連續工作制，電動機是唯一的動力源，電動/發電機大部分時間都工作在電動模式。

（2）目標不同

油電混合動力電動機的工作轉速主要由內燃發動機的油門位置決定，大約在1600~2000r/min之間，電動/發電機主要在某個工作轉速范圍內提供大范圍變化的電動轉矩和發電轉矩；在電動工程機械中，采用電動/發電機來替代內燃發動機，為了更好地匹配動力源和負載的流量，電動機的工作轉速由液壓泵的類型限制在500~3000r/min之間，轉矩變化范圍也很大，而且需要低速大轉矩，同時要求電動機運行在較高的效率范圍內，避免發生在低速高轉矩時燒毀電動機和控制器。電動挖掘機用驅動系統不僅需要追求高效，克服制約電驅動發展的瓶頸問題（動力蓄電池一次充電的工作時間和成本），同時需要保證電動機在寬轉速和寬轉矩范圍內具有良好的工作特性，以適應不同的負載。因此，與混合動力系統相比，電驅動的電動機驅動系統追求的目標更多，且隨負載變化而變化。

（3）電動機的工作模式不同

油電混合動力系統中，內燃發動機和電動機機械相連，其工作轉速一般通過內燃發動機來設定，電動機倘若也工作在轉速模式，必然會導致兩個動力源的轉矩耦合紊亂，因此，電動機一般主要工作在轉矩模式。而電動液壓挖掘機中，液壓挖掘機的工況更為復雜，要求電動機可以工作在以下多種模式。

● 轉速模式

流量匹配：和內燃發動機調速相比，采用電驅動后，考慮到變頻電動機在動態響應、速度控制精度等方面的優勢，為了提高液壓系統的能量利用率，一般通過電動機調速實現液壓泵的流量和負載所需要的流量匹配。

精細操作：動作緩慢而細致的作業，如起重、吊裝和焊接等。要求液壓泵流量較小，但必須穩定。此時電動機的轉速較低，但要求轉速非常穩定。

● 轉矩模式

液壓挖掘機在挖掘時，液壓系統只需要提供較大的挖掘力，而輸出流量非常小，此時電動機工作在低速大轉矩模式。同時，當電動挖掘機取消自動怠速時，為了迅速建立起克服負載所需的壓力，一般以最大負載壓力為目標來驅動電動機，即電動機工作在轉矩模式。

（4）對可靠性和安全性的要求更高

與油電混合動力系統相比，在電驅動系統中電動機是唯一的動力源，而電動工程機經常在室外作業，所以必須保證機械裝置安全可靠、電路設計合理以及軟件穩定安全，要保證小型工程機械的最小返程距離。其次，在某些故障出現時，可以通過切換算法，使電動工程機械能在犧牲一定操作性能的情況下行駛至安全區域或者進站維修。切換過程要保證不損壞硬件電路，切換后工程機械運行平穩。

因此，目前各個領域用的電動機驅動系統都不能直接移植到工程機械用電驅動系統中。