小型純電動清洗車的開發設計

謝宇明 李亮 張斌 邱聲

摘要：隨著新能源政策的推廣，純電動清洗車廣泛地應用在市政環衛清洗作業中。小型純電動清洗車在設計研究中，需綜合考慮整車的清洗性能、整車結構尺寸、連續作業時間等。本文以市場上常見的一款純電動清洗車為例，就產品的開發設計進行一定分析和探討。

Abstract： With the promotion of new energy policies， pure electric cleaning vehicles are widely used in municipal sanitation cleaning operations. In the design and research of small pure electric washing vehicles， it is necessary to comprehensively consider the washing performance of the whole vehicle， the structural size of the whole vehicle， and the continuous operation time. This article takes a common pure electric cleaning vehicle in the market as an example， and conducts certain analysis and discussion on the development and design of the product.

關鍵詞：純電動;清洗車;開發設計

Key words： pure electric;washing car;development and design

中圖分類號：U463.82 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）09-0212-02

0 ?引言

隨著藍天保衛戰的實施推進，純電動環衛車越來越廣泛的應用在市政環衛作業中。相比傳統燃油環衛車，純電動環衛車具有綠色環保、零排放等優點，將極大的改善人居環境及提升城市管理形象。而作為環衛設備中的主力車型，清洗車具有作業范圍廣、噪聲低、清洗作業效率高等特點。

根據城市精細化管理需求，深圳、上海等一些大型城市，已要求人行道、非機動車道等路面實行機械化作業。小型純電動清洗車產品應運而生，小型純電動清洗車在開發設計時，產品既要考慮在較小空間下布置一定量的水箱及其他作業裝置，也要考慮整車充滿電連續作業時間滿足一天需求。本文以市場上常見的一款純電動清洗車為例，就產品的開發設計進行一定分析和探討。

1 ?整車結構設計

1.1 整車設計原則

開發此款產品的目的滿足新能源政策需求，同時產品能在人行道、非機動車道等路面進行清洗作業。以市場及客戶需求為導向，考慮作業場景等因素，產品設計原則如下：①底盤及上裝均采用純電動驅動，整車綠色環保;②產品尺寸及總重量確保能適應輔道等場景作業;③整車清洗能力強;④整車電控系統可靠性高;⑤產品成本可控，產品性價比高。

1.2 整車結構組成

整車由底盤、罩殼、高壓水路系統、電控系統等組成，該車外形美觀、駕駛舒適、操作簡單、機動靈活、噪聲小、可靠性高。

1.3 底盤選型設計

作為環衛設備的核心部件，底盤的選型設計至關重要。底盤對整車的可靠性、整車駕駛作業性能等影響很大?？紤]此產品作業在非機動車道上，產品總尺寸及總重量不能過大，選用市場上成熟的3噸位純電動底盤，其底盤性能及可靠性已通過實驗測試。

1.4 高壓水路系統設計

高壓水路系統的性能決定了清洗車的清洗性能。高壓水路系統由高壓水泵、水過濾器、球閥、噴嘴等組成。

高壓水路系統的原理如圖3：水箱的清潔水經過水過濾器進入高壓水泵，出來的水流由手動或氣控高壓球閥進入各噴水機構，最后由噴嘴噴出高壓水流，對地面等進行高壓清洗。

1.4.1 水泵及電機選型

高壓水泵是實現高壓清洗必須的核心設備，它決定著清洗的效果，因此水泵選型非常重要。水泵選型主要從品牌、參數、通用性、經濟性等四個方面考慮：

①品牌。經過多年的使用驗證，目前市場上選用的高壓水泵品牌主要有進口意大利及國產等品牌。②參數。水泵選型合理性關鍵在于參數適用，既能保證清洗性能滿足又能確保性價比高。③通用性。通用性主要考慮各產品水泵的互換通用化，及安裝、外形尺寸等方面。④經濟性。經濟性主要考慮品牌價格、供貨周期、售后響應等，前提是保證產品質量可靠。水泵性能主要由水泵的流量和壓力兩個核心參數決定。目前市場面上小型清洗車高壓水泵工作流量范圍10-30 L/min，工作壓力8-15MPa。根據清洗效果要求，選取市場上一款通用高壓水泵，最大工作流量30 L/min，最大工作壓力15MPa。高壓水泵采用電機直連驅動，高壓水泵所需電機輸出功率為：

=9kW

式中：N——高壓水泵所需電機輸出功率，kW;

P——高壓水泵最大工作壓力，MPa;

Q——高壓水泵最大輸出流量，

L/min;

η——總效率，η=η水泵×η聯軸器=0.83，其中η水泵=0.85，η聯軸器=0.98。

水泵電機采用直流永磁同步電機，持續穩定功率為10KW，10kW>9kW，水泵電機可滿足水泵驅動作業要求。

1.4.2 噴嘴選型

小型純電動清洗車作業模式有前噴桿作業、手持噴槍作業等作業模式，選取2種典型工況（見圖4），對噴嘴選型進行分析。

前噴桿需作業寬度達1.6m，作業壓力需達8MPa以上，對照噴嘴選型樣本，選取7個2號噴嘴。

手持噴槍工作壓力需達13 MPa，選取1個10號噴嘴。

1.5 水箱設計

水箱容積越大，加滿一箱水的作業時間就越長，作業效率越高。目前市場上水箱材質常用不銹鋼或塑料?？紤]成本及水箱防漏水，小噸位清洗車水箱材質常用塑料，在水箱方案設計時，需提前對水箱的受力及運動狀態進行分析研究。

1.6 罩殼及造型設計

隨著城市精細化管理需求，客戶對產品的造型要求越來越高，環衛產品在作業時，能成為城市的一道靚麗風景線。但在提升產品造型設計時，也需考慮產品的維護便利性。確保產品既美觀又維修方便。

2 ?產品的實際應用

整車產品性能如何，需要通過實際應用來檢驗。

圖5是純電動清洗車用于清洗路面圖片作業效果對比，作業時工作壓力實測13MPa，與理論設計一致，作業后地面清潔干凈，能還原地面本色。

產品利用高壓充電樁充滿電后，能連續作業時間達8小時以上，滿足充滿電作業一天需求。

3 ?結論

本文以市場上常見的某款小型純電動清洗車為例，分析探討了整車及關鍵零部件選型設計要求。對于純電動清洗車產品而言，需重點關注清洗性能及連續作業時間。本款產品開發以客戶需求及國家新能源政策為指導，開發的產品性能優良，目前已在深圳、上海等多地使用，助推我國環衛作業邁入機械化、零排放時代。

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作者簡介：謝宇明（1988-），男，湖南長沙人，碩士，從事新能源汽車技術及智能環衛機器人研究工作。