本文针对装载机循环作业时发动机燃油经济性差的问题,设计了一种压力耦联型油液混合动力系统,并制定了能量管理及动态协调控制策略。通过能量管理策略对发动机功率与蓄能器功率进行合理分配,可优化发动机工作区间,提高燃油经济性,减小发动机需求装机功率。采用动态协调控制策略对各元件进行协调控制,保证了系统状态的平滑变化与转矩的按需分配。本文结合国家自然科学基金项目(No.51875239),开展了对装载机油液混合动力系统及其控制策略的研究,主要研究内容如下:(1)以装载机液压系统为基础,设计了一套压力耦联型油液混合动力系统。以蓄能器作为辅助动力源联接于装载机液压系统中,实现了发动机输出功率与液压系统需求功率间的解耦。采用二通压力补偿阀来补偿负载需求压力与蓄能器压力间的压差,避免各液压缸动作速度受蓄能器压力状态影响。通过控制电磁开关阀实现蓄能器的接入与断开,在负载需求压力较低而需求流量较大时断开蓄能器与主油路间的连接,从而减少系统节流损失。(2)采用动态规划的方法求解最优能量分配轨迹并分析控制规律。根据系统工作原理及数学模型,建立压力耦联型油液混合动力系统动态规划模型,以累计油耗最小作为优化目标,结合已知循环工况测试数据,通过遍历各时刻的可达状态集与容许控制集,递推出累积油耗最小的能量分配轨迹,分析循环工况中蓄能器储能状态的变化规律,确定系统工作状态与不同液压系统负载工况间的对应关系,为能量管理控制策略的制定提供理论依据。(3)综合考虑液压系统节流损失与发动机燃油效率两个因素,制定了能量管理控制策略。结合循环工况中各作业段的负载特点,将作业工况划分为低压小流量工况、低压大流量工况与高压工况,根据负载需求与蓄能器储能状态,分配发动机与蓄能器的输出功率,在优化发动机工作区间的同时,通过调整蓄能器压力与负载需求压力之差在合理范围内或断开电磁开关阀,避免产生过多节流损失。(4)基于各元件动态响应特性的差异,制定了动态协调控制策略。在模式切换过程中对变量泵与电磁开关阀进行协调控制,保证模式切换过程中变量泵与蓄能器总流量平滑变化。设计了一种基于发动机转速闭环反馈的发动机、变量泵转矩动态协调控制方法,保证转矩按需分配。(5)基于AMEsim与Simulink搭建了系统联合仿真模型,包括行走系统模型、工作与转向液压系统模型、控制策略模型,验证了系统方案与控制策略的合理性,分析了系统经济性。本文以装载机为研究对象,提出一种压力耦联型油液混合动力系统,并对其能量管理及动态协调控制策略展开了理论与仿真研究,能够为装载机混合动力系统的设计与控制策略的制定提供参考。