随着社会对环境保护问题的逐渐重视,种类繁多、应用广泛的工程机械也面对着节能减排的压力。液压挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械之一,存在着整机能量利用率较低和大量排放污染性气体与固体颗粒的问题,传统液压挖掘机的能量利用率仅为25%。以电机作为主动力源的电驱设备有着噪声低、效率高、零排放的优点,近年来受到了越来越多的关注。现有的电驱液压挖掘机在动臂下放作业和上车回转制动时大多采用液压制动方式,液压系统的液压能大多会在节流过程中转化成热量,既造成了能量浪费也影响了液压系统的寿命。因此,本文在纯电驱挖掘机系统的基础上提出了一种纯电驱挖掘机电液式能量回收与再利用系统,其中所研制的能量回收单元和蓄能器以及超级电容储能系统,能够对动臂和转台动作进行能量回收,拟在提高整机工作过程中的能量回收率。本文首先对液压挖掘机的标准工况进行了分析,根据动臂和转台的能量回收模块以及能量存储模块工作要求提出了相应的设计方案。整合各模块的设计方案,设计出纯电驱挖掘机电液能量回收与再利用系统方案,并对其各部分工作原理进行了机理分析。其次,以前文设计的能量回收与再利用系统为基础,对动臂液压缸和回转马达进行了理论分析并构建了数学模型。对回收泵/马达、蓄能器、回收电机、超级电容进行了选型和参数匹配。再次,根据超级电容储能系统的硬件参数,计算出双向DC/DC的储能电感、滤波电容的参数。使用平均电流法设计了双向DC/DC的双闭环控制系统,基于MATLAB/Simulink软件进行了双向DC/DC控制系统补偿器的设计。通过计算拟合得到了双向DC/DC和永磁同步电机的效率图,并计算得到了泵/马达工作时的油液泄露情况。最后,根据前文的分析,在SimulationX中建立了纯电驱挖掘机电液式能量回收与再利用系统的仿真模型,并制定了系统的控制策略。在标准循环工况下对系统进行仿真研究,分析其运行特性和能耗特性,计算了能量回收环节各元件的效率和整机的能量回收效率。在相同工况下,将本系统分别与无能量回收系统的原电驱挖掘机、液压式以及电气式能量回收与再利用系统的能耗进行对比。结果显示,电液式能量回收与再利用系统回收效果显著,能量回收效率为72.11%,相比于原系统可以实现29.6%的节能。