863“新型混合动力工程机械关键技术及系统”重点项目申请指南

国家高技术研究发展计划(863计划)先进制造技术领域
“新型混合动力工程机械关键技术及系统”重点项目申请指南
   一、指南说明
“十一五”863计划先进制造技术领域“新型混合动力工程机械关键技术及系统”重点项目是依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和《国家高技术研究发展计划(863计划)“十一五”发展纲要》的任务要求设置的。
当代工程机械是机电一体化集成度非常高的复杂工程施工装备,广泛应用于建筑、矿山、港口、公路、铁道和市政工程建设等,已成为我国国民经济发展的重要产业。长期以来工程机械的燃油消耗和排放水平都远远落后于汽车工业,日趋严格的工程机械排放法规和居高不下的燃油价格都促使工程机械行业必须解决目前油耗大、排放差的问题。
项目总体目标:针对国家重大工程和基础建设中工程机械装备高油耗和排放差的严峻现实,围绕工程机械动力系统的节能减排,开展新型混合动力工程机械关键技术研究,以混合动力复合方式、动力参数匹配、能量管理系统、能量回收方法以及混合动力专用部件为突破口,研制新一代混合动力液压挖掘机样机,并开展示范应用,满足作业品质和操作特性的需求,提高我国工程机械制造行业的整体水平以及竞争能力。
项目主要任务:突破新型混合动力工程机械总体设计与能量回收方法等若干关键技术,包括:混合动力系统的串并联动力结构形式及系统参数匹配方法、混合动力专用关键零部件、综合模拟混合动力试验系统、进出口独立调节以及能量回收方法等;研制基于混合动力系统的液压挖掘机工程示范样机。
项目申请要求: 项目申请者应针对指南内容,围绕项目总体目标和任务进行申请,不能只对项目部分目标或任务进行申请,原则上项目第一申请单位作为重点项目牵头单位。项目申请鼓励产学研结合,由参与单位自行组成项目申请团队(同一单位及个人只能参加一个申请团队),并提出项目牵头单位和项目召集人。项目牵头单位和参加单位应长期从事液压挖掘机等工程机械整机或系统的研究开发,有较强的组织实施、技术开发、系统集成和行业推广能力。本项目采取评审择优的方式确定项目承担单位。
二、指南内容
  (一)项目名称
新型混合动力工程机械关键技术及系统
  (二)项目主要研究内容和考核指标
课题1、工程机械混合动力系统共性关键技术
1.主要研究内容
根据典型工程机械的工况与负载特点以及动力源—液压系统—执行机构的传动方式,开展如下工作:1)研究合理高效的动力复合方式,考虑传动效率、响应速度、经济性、安装空间等条件,开展串联、并联及混联几种混合动力模式的性能对比分析研究,并根据工程机械的负载特性,提出适用于工程机械的混合动力系统优化模式; 2)混合动力系统功率流分配管理、动力源与负载参数匹配以及动力系统机电耦合动力学特性的研究;3)研究与之相适应的控制策略,监控动力系统各元件工作状态,协调各元件之间的工作,对能量进行有效的管理;4)混合动力工程机械半物理实时仿真系统开发,用于优化动力学参数,模拟实际工况开展性能预测研究;5)典型工程机械混合动力综合模拟试验平台的研制,用于研究混合动力系统多工况负载模拟、节能特性试验等。
2.主要考核指标
(1)    小型液压挖掘机模拟混合动力测试系统1套
   可模拟7吨以下吨位液压挖掘机的平动和旋转等负载;可对系统重要参数进行测试;模拟执行机构自由度≥3;
(2)    混合动力工程机械驱动系统综合模拟测试平台1套
     能对混合动力驱动系统进行综合测试:
    混合动力总功率:41Kw;
    内燃机功率:26KW,额定转速:2200rpm;
    电动/发电机额定功率:15Kw;
    蓄能装置组:240V,8Ah;
    最大实验压力:35MPa;
    最大实验流量:>150l/min;
    模拟加载频率:>10Hz;
(3)    混合动力液压挖掘机集成系统控制器及软件1套
可完成对中小型混合动力液压挖掘机的功率优化匹配和对整机的运行控制;
(4)    工程机械混合动力系统半物理实时仿真平台1套。
建立参数化、模块化、移植性好的混合动力工程机械半物理实时仿真模型;在典型工程机械的标准工况下,仿真结果和实际结果误差不超过5%。
(5)    研究成果应用于课题3的混合动力液压挖掘机样机研制中。
(6)    申请受理发明专利8项,软件著作登记2 项,发表SCI/EI学术论文10篇。
(7)    培养研究生5名。
课题2、基于混合动力的工程机械节能控制方法
1.主要研究内容
基于混合动力技术的工程机械节能方法主要是针对自重和负载的动能或势能的能量回收。以势能回收以及进出口独立调节方法为突破口,主要研究:1)混合动力工程机械的单泵多执行机构系统的液压马达—发电机系统研制以及液压马达回油流量的控制优化方案;2)多执行机构进出口独立调节与控制系统研制,研究解决大惯量工况下工程机械的操控性能下降以及多执行系统耦合干涉问题;3)研制工程机械负载进出口独立调节控制多自由度模拟试验台,用于研究实际复杂作业工况下混合动力作业控制系统的动静态性能测试与运动学和动力学参数优化。
2.主要考核指标
(1)    结合课题1研制工程机械混合动力系统能量回收试验平台1套。
    采用基于混合动力工程机械的能量回收系统整体效率提高5%;
    实验系统最大可回收功率大于30kW,可进行液压马达变排量和发电机变转速的回收控制。
(2)    工程机械混合动力能量回收系统控制器及软件1套。
可完成对能量回收系统的功率优化匹配和对系统的运行控制;
(3)    工程机械臂多自由度进出口独立调节模拟试验平台1套。
    最大负载质量:1000kg;
    装机功率:大于30Kw;
    额定压力:25Mpa;
    额定流量:50L/min;
    回转角度:1700;
(4)    申请受理发明专利5项,发表SCI/EI学术论文10篇。
(5)    培养研究生5名。
课题3、混合动力液压挖掘机样机研制及测评系统建立
1.主要研究内容
研究混合动力液压挖掘机的动力、驱动布置方案。研究适用于混合动力挖掘机的工作装置、回转平台等部件,并进行上车机构和整机稳定性的总体设计。以课题1的研究成果为基础,深入研究发动机、发电机、电动机、蓄能装置及液压泵、液压阀等的系统总成控制策略以及功率匹配。研制混合动力挖掘机专用储能装置及电动/发电机;研究适用于混合动力挖掘机的动力总成及各部件的总线控制器系统;完成混合动力挖掘机样机研制并建立混合动力测评实验系统;混合动力液压挖掘机样机典型应用示范。
2.主要考核指标  
(1)    混合动力液压挖掘机蓄能装置和能量管理系统。
单体电池:质量比功率≥800W/kg,能量密度>40Wh/kg,循环寿命≥1000次,电池工作温度:-20℃ ~ 60℃;
蓄能装置(电池和电容)管理模块:荷电量预估,误差<8%,具有自检和诊断功能,高抗干扰能力。能量总效率>70%。一致性:0.05V。
(2)     混合动力液压挖掘机专用电动/发电机。
功率密度≥1.2KW/kg,电机最高效率≥ 93%,体积比功率:满足整机要求,工作环境温度范围:-40°C ~ 70°C,具有能量回馈(或发电)功能,提供与其他系统的CAN总线通讯。
(3)     研制6吨混合动力液压挖掘机样机。
整机重量:≤6500Kg,标准斗容:≥0.18m3,系统最大流量≥140L/min,系统总功率≥40kw,油耗与同类型传统液压挖掘机相比降低15%以上。
(4)    20吨混合动力液压挖掘机实验系统
针对20吨液压挖掘机的工况特点,研制由发动机、电动/发电机、蓄能装置等组成的20吨混合动力液压挖掘机模拟实验系统。
(5)    申请受理发明专利5项,发表SCI/EI学术论文4篇。
  (三)项目支持年限
   2008年9月至2010年11月
  (四)项目经费来源及构成
 本项目总经费为5000万元,其中国拨经费不超过2000万元,自筹配套经费不少于3000万元。
项目经费控制额度
序号    研究内容                                   总经费      863经费
                                              (万元)    (万元)
1    工程机械混合动力系统共性关键技术    1300    700
2    基于混合动力的工程机械节能控制方法    1300    650
3    混合动力液压挖掘机样机研制及测评系统建立    2400    650
  三、注意事项
1、项目申请者应根据本项目申请指南提出的项目名称、总体目标、主要研究内容、主要考核指标等要求,申请项目任务,编写《国家高技术研究发展计划(863计划)重点项目申请书》,提出项目实施方案以及依托单位、负责人建议。
2、项目必须由法人(单位)提出申请,项目申请单位可以是多家单位的组合(但协作单位不得超过10家);每一个法人单位只能参加一个申请团队。项目申请单位超过一家时,应确定项目牵头申请单位和项目申请负责人。项目批准后,项目牵头申请单位是当然的项目牵头单位,项目申请负责人是当然的项目召集人。
3、项目牵头单位和课题依托单位应符合的基本条件:在中华人民共和国境内登记注册一年以上、过去两年内在申请和承担国家科技计划项目中没有不良信用记录的企事业法人单位,包括:大学、科研机构等事业法人;中方控股的企业法人。
项目牵头单位还应具备:具有承担项目主要任务的能力;具有一定的实力和影响力;具有较强的组织和协调能力。
4、项目召集人和课题负责人应符合的基本条件:
(1)具有中华人民共和国国籍;
(2)年龄在55岁(含)以下(按指南发布之日计算);
(3)具有高级职称或已获得博士学位;
(4)每年(含跨年度连续)离职或出国的时间不超过6个月;
(5)过去三年内在申请和承担国家科技计划项目中没有不良信用记录。
项目召集人还应具备:具有较丰富的实际工作经验和较强的组织管理协调能力。
5、具备以下条件的港澳台和海外华人科技人员具备以下条件的可作为负责人:
对于港澳台的科技人员,在满足上述(第4条)2-5项条件的情况下,只要有正式的合作协议或受聘于课题依托单位,合作期或聘任期覆盖课题的执行期,且每年在课题依托单位工作时间不少于6个月的,并由课题依托单位出具相关证明材料。
对于海外华人科技人员,包括取得外国国籍和永久居留权的,在满足上述(第4条)2-5项条件的情况下,只要正式受聘于课题依托单位,且聘任期覆盖课题的执行期,每年在课题依托单位工作时间不少于6个月的,并由课题依托单位出具相关证明材料。
6、项目召集人及主要参加人员不得违反以下限项申请的规定:
为保证科研人员能够高质量地开展研究工作,国家科技计划实行限制申请及承担课题数量规定。每人同期只能主持一项国家主要科技计划(包括863计划、973计划、支撑计划)课题,作为主要参加人员同期参与承担的国家主要科技计划课题数(含负责主持的课题数)不得超过两项。申请者应按照上述要求进行申请,且在同一批发布的申请指南中只能申请一项课题或项目。
7、申请者提出的申请经费不得高于项目申请指南规定的经费控制额,并应按照项目申请指南的要求提供相应的配套经费,否则不予受理。
8、申请者要遵守科学道德,以严谨的科学作风和实事求是的科学精神填写项目申请书,保证项目申请书的真实性,避免出现夸大和不准确的内容。同时,不得将研究内容相同或者近似的项目进行重复申请。863计划对申请者在申报过程中进行信用记录,对于故意在课题申请中提供虚假资料、信息的,一经查实,记入信用档案,并对单位在两年内取消其申报863计划资格、对个人在三年内取消其申报863计划资格。
9、申请程序和要求:项目申请采取网上集中申报。申报通过“国家科技计划项目申报中心”进行,网址为program.most.gov.cn,有关申请的程序、要求和其他注意事项详见《“十一五”国家高技术研究发展计划(863计划)申请指南》。
10、课题申请受理的截止日期为2008年11月6日17时。
11、咨询联系人及联系方式
  联系人:科技部高技术研究发展中心    刘进长、区和坚
电话:010-68338957、68338038
电子邮件:liujc@htrdc.com

   
                                      国家863计划先进制造技术领域办公室
                                                 二〇〇八年九月十七日


(来源:中华人民共和国科学技术部网站
网址:http://www.most.gov.cn/tztg/index.htm
      http://www.most.gov.cn/tztg/200809/P020080918378842967736.doc


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