摘要：为了进一步提高新能源环卫车底盘与上装的契合度与兼容性，实现在结构、控制、冷却等方面的互联互通，进而改变以往环卫车上装需对底盘进行多维度改制才能完成整车生产的现状。本文通过对路面保洁、垃圾收运两大类环卫车上装需求及其全运行工况的分析，开展了“底盘+上装”的一体化设计研究。该设计旨在实现整车结构一体化、高压系统一体化、热管理系统一体化、控制系统一体化以及终端一体化，从而打造底盘上装域控核心技术，不断提升环卫车辆的产品质量和性能，进而增强其在终端市场的竞争力和影响力。

关键词：新能源环卫车；契合度；兼容性；一体化设计；上装域控核心技术；产品质量性能

中图分类号：U462

0 引言

近年来，在“双碳”目标的引领下，我国能源结构持续优化升级，社会环保意识显著增强。绿色低碳已成为我国商用车行业发展的主旋律。其中，纯电动环卫车作为商用车行业的新风口，已成为各地区重点推广使用的对象，呈现出迅猛发展的态势，市场渗透率持续提高。目前，新能源环卫车主要分为路面保洁和垃圾收运两大类。产品种类涵盖纯电动洗扫车、压缩式垃圾车、高压清洗车、低压洒水车、多功能抑尘车等，整车品类多样，不同上装需求差异大、装配结构复杂。但由于环卫车上装厂家缺乏底盘资源，多从主机厂采购底盘进行改装，这涉及多个公司或部门间的业务合作，信息共享存在困难，导致在结构、通讯、监控等方面无法实现互联互通，进而引起底盘与上装契合度低、兼容性不足等问题。

为充分发挥底盘资源优势，主机厂基于上装需求及全运行工况分析，开展“底盘+上装”整车一体化设计，搭建整车结构一体化、高压系统一体化、热管理系统一体化、控制系统一体化、终端系统一体化配套架构，实现底盘、上装结构、控制、冷却等方面互联互通，打造特色一体化环卫车产品。

1 环卫车上装需求分析

随着我国汽车行业排放法规的日益严格、新能源汽车各项利好政策的实施、人口红利的消失以及运营成本的增长，市政环卫车行业首当其冲受到影响。数据显示，2021—2023年，环卫车总体销量从10万辆下降至7.8万辆，呈逐年下降趋势；而纯电车型销量则从不到4 000辆提升到超过6 000辆，显示出纯电环卫车的市场潜力。同时，在18 t车型市场中，总体销量从1.82万辆增长至2.76万辆，占比从18.2%提升至35.38%；其中，纯电车型销量从1 327辆提升至2 567辆。特别是18 t纯电车型中，洗扫车、压缩车、高压清洗车、绿化喷洒车4款车型销量占比超过85%，占据了主导地位，如图1、图2所示。

图1 2021—2023年环卫车销量

图2 2021—2023年18 t环卫车销量

在系列环卫车中，有2个典型车型可作为环卫工况分析的代表，即用于路面保洁的洗扫车和用于垃圾收运的后装式压缩垃圾车。因此，我们以市场为导向，首先选择18 t级产品作为切入点，以洗扫车和压缩车为先导车型。我们与上装厂家从技术源头开始进行全系统对接，共同开展底盘与上装一体化设计，并进行推广。

1.1结构改装需求

为便于上装安装，避免上装被动改装带来的风险，环卫上装对底盘的通用要求如下：底盘车架需采用直通式大梁，并配置标准孔位；车架上翼面应无铆钉，且底盘附件应低于车架上翼面平面。为保证车架强度，需对上装固定点处进行局部加强。同时，为满足上装改装空间的要求，需根据上装长度来确定底盘的轴距和后悬长度。此外，还需根据上装部件的布置形式来确定电池包的布置形式。以洗扫车和压缩车为例：

18 t洗扫车(以中置双扫盘+宽吸嘴为例，如图3所示)底盘电池包需采用后背形式布置。

18 t级压缩式垃圾车(如图4所示)箱体容积通常在13~ 15 m 3。由于其上装尾部有特殊装填机构，要求底盘后悬较短，一般要求底盘后悬＜1 100 mm。同时，车架大梁左侧或右侧需预留污水箱位置。因此，上装可利用空间一般要求≥3 600 mm，轴距要求≥4 500 mm。

图3 中置双扫盘+宽吸嘴洗扫车

图4 压缩式垃圾车

1.2底盘配置需求

为满足上装的特殊需求，便于客户操作及使用，在底盘配置方面还需进行一系列定制化设置。具体来说，需加装上装取电、取气、取力、电控功能等相关配置。

以18 t纯电动洗扫车为例，其上装电机驱动系统方案架构为单电机驱动风机、液压油泵及高压水泵。该系统的工作转速范围为1 300~2 200 r/min，扭矩需求≥250 Nm，取电功率需求≥50 kW。此外，环卫车上装还会根据用户的实际需求单独配备了高压水枪，这些水枪多从底盘取气。在实际改装过程中，部分改装厂直接剪断辅助气管路并安装三通接头以取气，而有些则采用分气阀统一接入。

对于压缩式垃圾车而言，其上装动力系统通常由液压油泵驱动。该系统的恒扭矩区间转速一般为800~1 600 r/min，最大输出扭矩可达1 150 Nm。动力通过底盘变速器的取力器输出，并通过传动轴连接至油泵进行动力传输，这种方式可能会带来较大的振动和噪声。为此，部分上装厂家已开始采用花键式取力器以降低噪声影响。同时，为方便客户清洗，压缩式垃圾车同样需要配置水枪并从底盘取气，这与清扫车的需求相似。

在低压取电方面，底盘需要预留上装CAN接口。根据不同上装的需求，各车型底盘需预留1~2路30 A(或指定电流范围如15~40 A)的电源。为方便上装接线，这些电源接口大多被放置在驾驶室中央电器板附近。此外，底盘还需要增加相关电器信号以满足上装电气系统与底盘之间的通信需求。

最后，对于采用通用底盘的环卫车改装厂而言，上装的电控单元往往是在后期进行改装的，且独立于驾驶内饰或仪表台之外。这可能会导致驾驶室内部空间减小并影响操作便利性。为解决这一问题，底盘厂家可考虑通过中控显示大屏来集成洗扫车、压缩式垃圾车等不同种类环卫车的标准作业显示、操作及控制等各项功能界面，从而取消上装单独的操控平台，提升驾驶室的舒适性和操作便捷性。

2 环卫车运行工况分析

2.1洗扫车作业工况分析

洗扫车的日常运行涵盖了多个关键工况，主要包括加水出车工况、清扫作业工况、转场排污加水工况以及返回卸料工况。洗扫车作业工况分析如表1 所示。

2.2压缩式垃圾车作业工况分析

压缩式垃圾车的基本工况包括垃圾收集、半载运输、满载转运、卸料以及空载返回。压缩式垃圾车作业工况分析如表 2 所示。

3 底盘、上装一体化整车设计

根据环卫车上装需求及作业工况，进行底盘与整车的一体化设计，以 18 t级环卫车为例，具体从以下方面展开。

3.1结构一体化

针对洗扫车和压缩式垃圾车不同的上装需求，进行车架的模块化设计，并对后悬长度进行系列化开发。洗扫车底盘的后悬长度为1 640 mm，而压缩式垃圾车底盘的后悬长度为1 080 mm。同时，根据上装部件的安装位置预留了车架孔位，并采用绿控TZ370XS-LKM1114电机为上装配备了法兰式取力器，预留了G3/8螺纹取气口用于取电。在辅助气罐上，预留了同规格的取气接口，并确保气缸、气动离合器等所需气压大于0.8 MPa。此外，还预留了2路CAN接口用于上装取电，从而实现了底盘到厂即可直接安装，减少了打孔、切割、焊接等作业流程，避免了改装风险，提高了生产效率并降低了人工成本。洗扫车和压缩式垃圾车的底盘设计分别如图5和图6所示。

图5 洗扫车底盘

图6 压缩式垃圾车底盘

3.2热管理一体化

充分利用底盘的开发能力及配套资源优势，统筹考虑底盘电机、电控和上装电机电控的热负荷需求。根据洗扫车上装电机的散热功率(12~13 kW)、电机控制器工作温度(≤55 ℃)以及电机工作温度(≤65 ℃)等要求，底盘匹配300 W大功率电子水泵。通过一个水泵和一个三通阀直接混水的方式，上装工作的三通阀按照预设开度运转，水泵按照预设功率运转。冷凝器总成被集成到散热器中，从而实现了底盘和上装共用一套热管理系统，实现了同步冷却，减少了上装单独匹配冷却模块的要求。

3.3高压系统一体化

上装电机、电控系统与底盘高压系统进行协同设计，借助底盘三电系统的优势，底盘集成了上装电机和电控系统。通过深度挖掘上装系统的工作模式及工况，并根据上装系统的运行数据，确定上装系统的常用转速区间及扭矩区间。采用新型扁线电机，其最大转速在1 900 r/min附近，系统最大持续输出扭矩可达300 Nm以上。

3.4控制一体化

上装控制系统与底盘控制系统进行协同设计，取消上装的标准作业显示、操作、控制操纵台。底盘匹配了15.6 in的中控显示屏，并运用中控显示一体化控制程序，集成洗扫车、压缩式垃圾车等不同种类环卫车的标准作业整车显示、操作、控制等各项功能界面。通过集成界面选择对应车型，可以实现上装作业各项动作的一体化操控，并实时了解整车作业和运行工况。传统的上装操控装置如图7所示，而控制一体化的操控界面如图8所示。洗扫车的标准作业控制页面如图9所示，压缩式垃圾车的标准作业控制页面如图10所示。

图7 传统上装操控装置

图8 控制一体化操控界面

图9 洗扫车标准作业控制页面

图10 压缩式垃圾车标准作业控制页面

4 结论

开展纯电动环卫车底盘与上装一体化开发的总体设计与研究工作，在一定程度上扭转了上装只能被动适应底盘进行改装的局面。这一改变避免了上装在打孔、切割、焊接等作业流程中可能引发的操作隐患、承载隐患及功能隐患等问题。同时，它减少了底盘资源的浪费，降低了上装的人工安装成本，显著提升了整车的生产效率及车辆品质。通过高压系统一体化、热管理系统一体化以及控制一体化，实现了底盘与上装的高度集成，使得整车的综合能耗可提升20%以上，人机交互变得更加便捷、智能和高效。

杂志原文‍‍‍‍‍

作者:陈运军 李 斌 谢显晨 孙 涛 徐新栋 孟 畅 张乾坤 张永龙

一审:杜红武/二审:王作函/三审:于晶

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