前言

随着社会经济的高速发展，能源和环境保护成为全球面临的共同问题。工程机械是能源消耗大户，也是环境污染的重要黑手，因此，针对工程机械的节能减排，国内外学者进行了大量的研究。随着电动汽车的大规模使用，工程机械的电动化也逐渐引起各主机厂和研究机构的注意。但目前的电动化仅仅是以电动机代替内燃发动机，没有充分发挥电动机的优势，也没有按照电动机的工作特性匹配液压系统。本书作者及所在团队自2011年开始进行电动工程机械相关研究，与国内外多家知名厂家进行了深入合作，研发出了电动轮式挖掘机、电动履带挖掘机、电动装载机、电动重型叉车等多种样机，有些样机已经在工地进行现场施工，获得了使用方的肯定。作者总结了电动工程机械方面的研究心得，并结合目前的研究现状、关键技术等，为从事电动工程机械的科研人员和技术人员提供研发参考，并提供新的研究思路。

本书按照电动液压挖掘机的关键技术展开，系统地分析了电动挖掘机的动力系统及其驱动方案、主驱电动机及液压系统的控制策略等，并结合目前的典型样机，说明目前的技术应用情况。本书第1章简单介绍了工程机械电动化的背景和意义，包括电动挖掘机，电动汽车关键技术、工业用电动机驱动技术及油电混合动力系统的相关技术在电动挖掘机技术中的移植性；第2章对液压挖掘机的发展历程、基本工作循环及挖掘机常用液压系统及其控制策略进行了详细介绍，分析了挖掘机的典型工况及主要的关键技术；第3章首先分析了挖掘机的动力系统和动力总成的复合模式，并对挖掘机的直线运动和旋转运动执行器进行了讨论，最后讨论了几种典型的电动挖掘机的驱动方案；第4章主要讨论了电动挖掘机主驱电动机及矢量脉宽调制原理，从常用电动机介绍、电动机数学模型建立、与电动机连接的液压泵的数学模型建立、空间矢量脉宽调制的基本原理、永磁同步电动机矢量控制策略、矢量控制系统调节器设计及电动机控制策略仿真等方面展开详细讨论；第5章主要讨论了电动挖掘机新型电液控制系统、系统速度控制数学模型的建立及关键元件参数优化设计等；第6章主要讨论了电动挖掘机新型自动怠速控制技术，从怠速系统的分段划分规则、分段控制策略及液压蓄能器与最大负载的压力适应补偿压差优化策略及试验等方面展开，并讨论了永磁同步电动机驱动型电动挖掘机自动怠速控制；第7章主要针对液压挖掘机的液压系统，讨论了基于变转速控制的定量泵负载敏感控制策略、基于变转速控制的变量泵负载敏感控制策略和基于变转速控制的正流量液压系统等，分别讨论了它们的方案、控制策略、仿真和试验；第8章主要讨论了基于电动机控制的新型恒功率控制，详细介绍了分段恒功率控制方案设计、仿真和试验；第9章主要介绍了目前典型的电动化工程机械的总体研究进展，并对改装型电动挖掘机、移动电源车供电型电动挖掘机、蓄电池供电型电动挖掘机、电网蓄电池复合供电型电动履带式挖掘机和全电动挖掘机等典型案例进行了详细介绍；第10章总结了目前电动工程机械技术的特点，分析了电动挖掘机技术发展的技术瓶颈与难点，并对未来发展趋势进行了展望和预测。

本书内容是作者及所在团队在电驱动领域近十年的研究经验和积累，很多研究方案和研究成果均为本团队的研发成果，经过了试验验证和样机的测试。通过阅读本书，读者能够了解目前较为成熟的电驱动方案，包括电动机选型及控制、蓄电池选择、液压系统及控制策略、动力系统匹配等。本书中的大部分方案和结构均为本团队成员及所指导研究生的原创性成果，希望与广大读者共同探讨。

本书由林添良撰写第1~3章和第5~7章，陈其怀撰写第8~10章，付胜杰撰写第4章，全书由林添良统稿。本书在撰写过程中，获得了国内外相关专家学者的支持和肯定，感谢所有从事工程机械节能研究和电驱动研究工作的专家学者，尤其是本书所有引用参考文献的作者，为本书的写作提供的基本素材。感谢作者所在团队的老师和研究生为本书提供的数据、图片等素材，并对初稿提出的一些建设性意见，及在绘制插图和对文字校订工作中付出的辛勤劳动。由于本书的字数较多，参考文献众多，对一些相近的研究只给出了部分的参考文献，而没有一一进行罗列，恳请相关作者谅解。

感谢浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杨华勇院士、王庆丰教授、徐兵教授和谢海波教授等长期对华侨大学智能电液控制与节能技术研究团队成员的栽培和支持；感谢太原理工大学权龙教授课题组、哈尔滨工业大学姜继海教授课题组、燕山大学孔祥东教授课题组、北京航空航天大学焦宗夏教授课题组、日本日立建机株式会社（Hitachi Construction Machinery Co.,Ltd.）、福建华南重工机械制造有限公司、厦门厦工机械股份有限公司等对华侨大学智能电液控制与节能技术研究团队的支持和关心！

本书在成稿过程中难免存在疏漏和不足之处，恳请读者批评指正。

作者