純電動清掃車整車控制器

張 華 張子吟 游恒浩

(邢臺職業技術學院，河北 邢臺 054000)

1 整車控制器的組成部分

在純電動清掃車的整車控制系統中，包含了3個方面，其中有執行層、中間層和組織層[1]。每一層次都發揮各自的作用，進而構建出閉環式的控制系統，完成對純電動清掃車的操控。其中，整車控制器則是純電動環衛車控制系統的核心部件，在具體應用中則由安全故障管理層、數據交換層、能源管理層以及駕駛員意圖解釋層等部分組成，它們根據性能承擔著相應的職責，發揮著結構價值。

2 純電動清掃系統工作原理

純電動清掃車包含了行駛系統和清掃系統2個部分。首先，行駛系統由驅動電機、車輛底盤、轉向系統以及電池組等部分組成，主要控制整個車輛的行駛、轉向等工作。其次則是清掃系統，其中包括了傳送帶、掃盤、垃圾收集系統以及滾刷等部分，在運轉中噴嘴初步向路面灑水，其中塵土和垃圾則相應會由前邊刷運送至滾刷前邊部分集中起來，而滾刷則會將集中起來的塵土垃圾掃入到傳送帶，然后由傳送帶輸送至垃圾箱。垃圾箱則裝置有自卸傾倒結構，使其進入到垃圾處理點。在運轉過程中，同時吸入垃圾和塵土的風機，通過濾塵設備對流動氣流和垃圾塵土進行分離，然后排出干凈的空氣。在清掃系統中的滾刷和清掃盤結構中具備升降和左右移動的功能，可以很好地滿足清掃需求。當明確純電動清掃車主要的系統結構和工作原理后，開發工作人員可以對控制需求和控制系統進行分析，進而設計相應的方案。

3 開發純電動清掃車整車控制器的方法

3.1 對控制需求和控制系統進行分析

在純電動清掃車整車控制器的開發中，要特別明確控制系統的需求和具體實現辦法。首先，清掃動作。由于在清掃過程中包括傳送帶、滾刷、掃刷和風機要滿足同時動作的需求，所以可以統一設置一個清掃按鍵來控制；其次，掃刷電機的控制。需要以路面的寬度為標準對橫向的距離進行控制，所以在系統控制中要獨立設計橫向移動部件。由于純電動清掃車運行的道路平整度較好，掃刷由此可以保持一致性，將升降動作同時進行控制。再次，灑水和傾倒的控制要求。純電動清掃車的灑水動作需要依靠水泵來完成，它并不要求持續性運轉，所以可以設置獨立的開關進行控制。而在傾倒控制上，主要來自垃圾箱這一部分的要求，在完成傾倒后還需要實現回位，所以要借助液壓閥和液壓泵，安設自復位按鍵開關完成控制需求。

3.2 軟件設計方案

在整車系統控制功能中，上層程序是核心部分，底層程序的作用是控制硬件設備，對于純電動清掃車而言，底層程序是整車控制單元運行獲取安全、穩定的前提條件。在具體的設計過程中，首先在底層軟件中要考慮純電動車清掃車控制器的主程序，它會呈現出無限循環的運行模式，但控制單元在到達主程序之前，則需要完成初始化操作。當到達主程序之后，采集端口信號需要借助底層程序來實現，進而傳輸到主程序，經過控制算法來完成計算。設計至最后，則要在執行部件中獲取相應的結果，進而完成系統的有效性控制；其次則是上層程序的控制。在純電動清掃車中，控制軟件可以將其狀態劃分為多個模式，而不同的模式需要判別出對應的入口條件，即控制軟件要進行綜合性的判斷，以此為前提條件來判定整車系統的狀態，其中在判斷過程中所依據的要素有清掃車的狀態、加速踏板和制動踏板的位置、電池狀態等。然后再以整車系統的實際狀態來采取對應的解決策略，同時發出整車運行過程中最高轉速的控制。

3.3 硬件設計方案

純電動清掃車整車控制器在開發中對于硬件的設計包含了MCU模塊、CAN通信模塊、模擬信號收集和調節模塊、數字信號收集和調節模塊[2]。首先，MCU塊屬于整車控制器的核心部件，它有著收集、處理數據的功能，并且還可以有效控制輸入的命令。在設計中根據純電動清掃車的需求，在硬件電路設計中采用相應的處理器，確保它有較強的適應能力，能夠達到純電動清掃車的標準要求。在CAN通信模塊的設計上，關于處理系統的內部要設置符合相應標準的總控制器；關于模擬信號收集和調節模塊的設計，純電動清掃車整車控制系統需要收集相關的數據信號，包括了每個部件模擬型傳感器信號、加速踏板開度信號等。通常來說，模擬量沒有較大的變化頻率，置于相對穩固的狀態，但是當整車控制器其他零部件進行干擾時，將會出現嚴重的信號失真情況。所以為了防止這些因素的干擾，需要在純電動清掃車硬件方案的設計中運用RC地濾波電路。除此之外，在設計數字信號采集和調節模塊中要采集相應的數字信號內容，其中包含了點火開關位置信號、檔位開關信號。

3.4 對開發的整車控制器實行可靠性測試

純電動清掃車在完成整車控制器設計后，各個系統、模塊被組合，有了相應的功能，為保證應用的效果和可靠性，則要求測試整車控制器。通常來說，測試的內容有多個標準，測試人員需要按照具體的標準一一完成測試。首先，要對純電動清掃車控制器的溫度進行測試。但要注意的是在特定高溫和低溫靜置一定的時間之后對相應的部件性能進行測試；其次，要實施老化測試。關于這一內容的測試，控制器在接通電源連續工作標準的時間以后開展測試工作；再次，振動測試。這一環節的測試需要對電動車控制器的頻率、加速度以及振幅進行有效地控制，且要保證測試的時間超過15min。最后，則要測試純電動清掃車整車控制器的電磁兼容性，在長時間特殊的工作環境中，控制器會受到多種因素的干擾，所以要測試干擾性，判斷在其它因素的影響下控制器是否會正常運轉。

4 結語

關于純電動清掃車的開發需要充分地結合它所處的工作條件以及工作環境，進而明確整車控制器的組成部分和整車控制系統的結構，以確保開發的過程能夠達到各項功能的應用標準，繼而展開軟件方案和硬件方案的設計，最后實施可控性測試，從而確保純電動清掃車整車控制器達到穩定運行的狀態。