小型纯电动清洗车的开发设计

谢宇明 李亮 张斌 邱声

摘要：随着新能源政策的推广，纯电动清洗车广泛地应用在市政环卫清洗作业中。小型纯电动清洗车在设计研究中，需综合考虑整车的清洗性能、整车结构尺寸、连续作业时间等。本文以市场上常见的一款纯电动清洗车为例，就产品的开发设计进行一定分析和探讨。

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.

关键词：纯电动;清洗车;开发设计

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

中圖分类号：U463.82                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）09-0212-02

0  引言

随着蓝天保卫战的实施推进，纯电动环卫车越来越广泛的应用在市政环卫作业中。相比传统燃油环卫车，纯电动环卫车具有绿色环保、零排放等优点，将极大的改善人居环境及提升城市管理形象。而作为环卫设备中的主力车型，清洗车具有作业范围广、噪声低、清洗作业效率高等特点。

根据城市精细化管理需求，深圳、上海等一些大型城市，已要求人行道、非机动车道等路面实行机械化作业。小型纯电动清洗车产品应运而生，小型纯电动清洗车在开发设计时，产品既要考虑在较小空间下布置一定量的水箱及其他作业装置，也要考虑整车充满电连续作业时间满足一天需求。本文以市场上常见的一款纯电动清洗车为例，就产品的开发设计进行一定分析和探讨。

1  整车结构设计

1.1 整车设计原则

开发此款产品的目的满足新能源政策需求，同时产品能在人行道、非机动车道等路面进行清洗作业。以市场及客户需求为导向，考虑作业场景等因素，产品设计原则如下：①底盘及上装均采用纯电动驱动，整车绿色环保;②产品尺寸及总重量确保能适应辅道等场景作业;③整车清洗能力强;④整车电控系统可靠性高;⑤产品成本可控，产品性价比高。

1.2 整车结构组成

整车由底盘、罩壳、高压水路系统、电控系统等组成，该车外形美观、驾驶舒适、操作简单、机动灵活、噪声小、可靠性高。

1.3 底盘选型设计

作为环卫设备的核心部件，底盘的选型设计至关重要。底盘对整车的可靠性、整车驾驶作业性能等影响很大。考虑此产品作业在非机动车道上，产品总尺寸及总重量不能过大，选用市场上成熟的3吨位纯电动底盘，其底盘性能及可靠性已通过实验测试。

1.4 高压水路系统设计

高压水路系统的性能决定了清洗车的清洗性能。高压水路系统由高压水泵、水过滤器、球阀、喷嘴等组成。

高压水路系统的原理如图3：水箱的清洁水经过水过滤器进入高压水泵，出来的水流由手动或气控高压球阀进入各喷水机构，最后由喷嘴喷出高压水流，对地面等进行高压清洗。

1.4.1 水泵及电机选型

高压水泵是实现高压清洗必须的核心设备，它决定着清洗的效果，因此水泵选型非常重要。水泵选型主要从品牌、参数、通用性、经济性等四个方面考虑：

①品牌。经过多年的使用验证，目前市场上选用的高压水泵品牌主要有进口意大利及国产等品牌。②参数。水泵选型合理性关键在于参数适用，既能保证清洗性能满足又能确保性价比高。③通用性。通用性主要考虑各产品水泵的互换通用化，及安装、外形尺寸等方面。④经济性。经济性主要考虑品牌价格、供货周期、售后响应等，前提是保证产品质量可靠。水泵性能主要由水泵的流量和压力两个核心参数决定。目前市场面上小型清洗车高压水泵工作流量范围10-30 L/min，工作压力8-15MPa。根据清洗效果要求，选取市场上一款通用高压水泵，最大工作流量30 L/min，最大工作压力15MPa。高压水泵采用电机直连驱动，高压水泵所需电机输出功率为：

=9kW

式中：N——高压水泵所需电机输出功率，kW;

P——高压水泵最大工作压力，MPa;

Q——高压水泵最大输出流量，

L/min;

η——总效率，η=η水泵×η联轴器=0.83，其中η水泵=0.85，η联轴器=0.98。

水泵电机采用直流永磁同步电机，持续稳定功率为10KW，10kW>9kW，水泵电机可满足水泵驱动作业要求。

1.4.2 喷嘴选型

小型纯电动清洗车作业模式有前喷杆作业、手持喷枪作业等作业模式，选取2种典型工况（见图4），对喷嘴选型进行分析。

前喷杆需作业宽度达1.6m，作业压力需达8MPa以上，对照喷嘴选型样本，选取7个2号喷嘴。

手持喷枪工作压力需达13 MPa，选取1个10号喷嘴。

1.5 水箱设计

水箱容積越大，加满一箱水的作业时间就越长，作业效率越高。目前市场上水箱材质常用不锈钢或塑料。考虑成本及水箱防漏水，小吨位清洗车水箱材质常用塑料，在水箱方案设计时，需提前对水箱的受力及运动状态进行分析研究。

1.6 罩壳及造型设计

随着城市精细化管理需求，客户对产品的造型要求越来越高，环卫产品在作业时，能成为城市的一道靓丽风景线。但在提升产品造型设计时，也需考虑产品的维护便利性。确保产品既美观又维修方便。

2  产品的实际应用

整车产品性能如何，需要通过实际应用来检验。

图5是纯电动清洗车用于清洗路面图片作业效果对比，作业时工作压力实测13MPa，与理论设计一致，作业后地面清洁干净，能还原地面本色。

产品利用高压充电桩充满电后，能连续作业时间达8小时以上，满足充满电作业一天需求。

3  结论

本文以市场上常见的某款小型纯电动清洗车为例，分析探讨了整车及关键零部件选型设计要求。对于纯电动清洗车产品而言，需重点关注清洗性能及连续作业时间。本款产品开发以客户需求及国家新能源政策为指导，开发的产品性能优良，目前已在深圳、上海等多地使用，助推我国环卫作业迈入机械化、零排放时代。

参考文献：

[1]李珍.新能源环卫车技术发展趋势[J].建筑机械技术与管理 2016：57-61.

[2]刘洋.洗扫车高压水路系统的设计分析[J].专用汽车，2010：50-52.

[3]崔谟慎，孙家骏.高压水射流技术[M].北京：煤炭工业出版社，1993.

作者简介：谢宇明（1988-），男，湖南长沙人，硕士，从事新能源汽车技术及智能环卫机器人研究工作。

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